Belangrijkste afhaalrestaurants
- Stofophoping kan de efficiëntie van zonnepanelen verminderen.
- Water is een te kostbare hulpbron om zonnepanelen stofvrij te houden.
-
Onderzoekers hebben een mechanisme bedacht dat elektrische ladingen gebruikt om het stof van de panelen te laten springen.
Overvloedig zonlicht en land maken woestijnen ideaal om zonnepanelen te installeren, maar ze hebben ook veel stof, wat hun effectiviteit vermindert. We hebben een nieuwe manier nodig om zonnepanelen stofvrij te houden.
Water speelt een belangrijke rol bij het stofvrij houden van de panelen, maar het is een kostbare hulpbron die elders beter kan worden benut. In hun zoektocht naar betere alternatieven hebben MIT-onderzoekers een nieuwe reinigingsmethode voor zonnepanelen bedacht die elektrische ladingen gebruikt om de stofdeeltjes af te weren, waardoor ze in wezen van de panelen springen.
"Het onderzoekspaper is nuttig voor verdere vooruitgang met betrekking tot het probleem van PV (fotovoltaïsche) vervuiling", vertelde Matthew Muller, ingenieur in de PV Performance and Reliability Group van het National Renewable Energy Laboratory (NREL), aan Lifewire via e-mail. "De paper is goed geschreven, is een nuttige stap in het langetermijnwerk om PV-vervuiling aan te pakken, en daarom zijn sommige van de beschreven experimenten erg nuttig voor de gemeenschap."
Bijt in het stof
In hun paper citeren MIT-afgestudeerde student Sreedath Panat en professor werktuigbouwkunde Kripa Varanasi projecties die schatten dat zonne-energie in 2030 10 procent van de wereldwijde elektriciteitsproductie zal bedragen.
Ze stellen dat ondanks recente verbeteringen in PV-technologie om de efficiëntie van zonnepanelen te helpen verbeteren, stofophoping een van de grootste operationele uitdagingen voor de industrie is.
Stof, legt Muller uit, komt op het zonnepaneel terecht door zwaartekracht en andere afzettingsmethoden. “De stofdeeltjes blokkeren dan de transmissie van licht naar de zonnecel, waardoor het vermogen afneemt voor de gegeven externe instraling. We zien verliezen door PV-vervuiling in de VS variëren van 0-7%, waar 7% verliezen zijn voor stoffige regio's in het zuidwesten, legde Muller uit.
Bovendien stellen de onderzoekers dat stof zich in ruwe omgevingen, zoals in het midden van een woestijn, ophoopt met snelheden van bijna 1 g/m2 per dag en, indien niet schoongemaakt, tot 3 mg/cm2 kan ophopen onder een maand. Om dat in perspectief te plaatsen: stofophoping van 5 mg/cm2 komt overeen met bijna 50 procent verlies aan vermogen, delen de onderzoekers. Om dat in geld uit te drukken, zeggen ze dat een gemiddeld vermogensverlies van 3-4 procent op wereldschaal neerkomt op een economisch verlies van $3.3 tot $ 5,5 miljard.
Het is dan ook geen verrassing dat er enorme hoeveelheden middelen worden besteed aan het reinigen van de zonnepanelen, soms zelfs meerdere keren per maand, afhankelijk van de ernst van de vervuiling.
De meest gebruikelijke reinigingsmethode is het gebruik van waterstralen en sprays onder druk, waarvan de onderzoekers schatten dat ze tot 10 procent kunnen bijdragen aan de exploitatie- en onderhoudskosten van zonneparken.
Andere onderzoekers hebben berekend dat zonne-energiecentrales per 100 MW opgewekte elektriciteit per jaar ongeveer één tot vijf miljoen gallons water voor reiniging verbruiken. Opgeschaald komt dat neer op maximaal 10 miljard gallons water voor het reinigen van zonnepanelen, wat naar schatting voldoende is om te voldoen aan de jaarlijkse waterbehoefte van maximaal 2 miljoen mensen.
Schoon uitje?
Droog schrobben is een alternatief voor reiniging op waterbasis, maar dit is niet zo effectief en loopt het risico de panelen te krassen en hun effectiviteit onomkeerbaar te verminderen.
Elektrostatische reiniging van zonnepanelen, waarbij geen water wordt gebruikt, en evenmin de risico's van contactschrobben, is naar voren gekomen als een opwindend alternatief. Elektrodynamische schermen (EDS) zijn de meest populaire elektrostatische stofverwijderingssystemen en deze worden gebruikt op de Marsrover, benadrukt Muller.
De onderzoekers stellen echter dat er verschillende uitdagingen zijn voor het implementeren van EDS in zonnepanelen op aarde, zoals het binnendringen van vocht en accumulatie, wat uiteindelijk zou kunnen leiden tot elektrische kortsluiting van de elektroden.
Hun voorgestelde mechanisme bouwt voort op de bestaande elektrostatische reinigingsmethode en maakt gebruik van elektrische ladingen om ervoor te zorgen dat stofdeeltjes losraken en van het oppervlak van de panelen springen. Het systeem kan automatisch worden bediend met behulp van een eenvoudige elektromotor en geleiderails langs de zijkant van het paneel.
De technologie is opwindend, maar is alleen op onderzoeksniveau en daarom nog lang niet commercieel levensvatbaar, herinnert Muller zich. Verder voegt hij eraan toe dat de onderzoekers tests hebben uitgevoerd met wegstof, wat een ideaal geval is.
"In [de] echte wereld kan de bodem veel complexer zijn… en daarom werkt het apparaat mogelijk niet in een aantal omgevingen."
