Atmosferik toz, güneş enerjisi üretiminin verimliliğini etkileyen kilit faktörlerden biridir. Toz kirliliği, yılda en az% 5 olduğu tahmin edilen fotovoltaik enerji santrallerinin enerji üretimini büyük ölçüde azaltacaktır. Küresel kurulu kapasitenin 2020 yılında yaklaşık 500GW'a ulaşması bekleniyorsa, yıllık enerji üretimi toz nedeniyle azalacaktır. Hacmin neden olduğu ekonomik kayıp 5 milyar ABD doları kadar yüksek olacaktır. Santrallerin kurulu tabanı büyümeye devam ettikçe, bu kayıp daha ciddi hale gelecektir - küresel kurulu kapasite 2030 yılında yaklaşık 1400GW olduğunda, tozun neden olduğu ekonomik kaybın 13 milyar ABD doları kadar yüksek olması beklenmektedir.
01
sıcaklık etkisi
Şu anda, fotovoltaik enerji santralleri çoğunlukla sıcaklığa karşı çok hassas olan silikon bazlı güneş pili modülleri kullanmaktadır. Modüllerin yüzeyinde toz birikmesi ile fotovoltaik modüllerin ısı transfer direnci artar ve fotovoltaik modüller üzerinde ısı yalıtım tabakası haline gelerek ısı dağılımını etkiler. . Çalışmalar, güneş pili sıcaklığının 1 ° C arttığını ve çıkış gücünün yaklaşık% 0.5 oranında azaldığını göstermiştir. Ek olarak, pil modülü uzun süre güneş ışığına maruz kaldığında, kaplanan kısım ortaya çıkarılan parçadan çok daha hızlı ısınır ve sıcaklık çok yüksek olduğunda yanmış koyu lekelere neden olur. Normal aydınlatma koşulları altında, panelin gölgeli kısmı bir güç üretim ünitesinden bir güç tüketimi ünitesine değişecek ve gölgeli fotovoltaik hücre, elektrik üretmeyen, bağlı pil tarafından üretilen gücü tüketen, yani sıcak nokta etkisi olan ısı üreten bir yük direnci haline gelecektir. Bu işlem, pil panelinin yaşlanmasını ağırlaştıracak, çıkışı azaltacak ve bileşenlerin ciddi durumlarda yanmasına neden olacaktır.
02
tıkanma etkisi
Toz, ışığı engelleyecek, emecek ve yansıtacak olan pil panelinin yüzeyine yapışır, bunlardan en önemlisi ışığın engellenmesidir. Toz parçacıklarının ışık üzerindeki yansıması, absorpsiyonu ve gölgelendirme etkisi, ışığın fotovoltaik paneller tarafından emilimini etkiler, böylece fotovoltaik enerji üretiminin verimliliğini etkiler. Panel bileşenlerinin ışık alan yüzeyinde biriken toz, öncelikle panel yüzeyinin ışık geçirgenliğini azaltacaktır; ikincisi, bazı ışıkların olay açısı değişecek ve ışığın cam kapakta eşit olmayan bir şekilde yayılmasına neden olacaktır. Çalışmalar, aynı koşullar altında, temiz panel bileşenlerinin çıkış gücünün kirlenme modüllerinden en az% 5 daha yüksek olduğunu ve kirlenme miktarı ne kadar yüksek olursa, modül çıkış performansındaki düşüşün de o kadar büyük olduğunu göstermiştir.
03
Korozyon Etkileri
Fotovoltaik panellerin yüzeyi çoğunlukla camdan yapılmıştır ve camın ana bileşenleri silika ve kireçtaşıdır. Cam kapağın yüzeyine ıslak asidik veya alkali toz tutturulduğunda, cam kapağın bileşenleri asit veya alkali ile reaksiyona girebilir. Camın asidik veya alkali bir ortamda süresi arttıkça, camın yüzeyi yavaşça aşınır, bu da yüzeyde çukur ve çukurların oluşmasına neden olur, bu da ışığın kapak plakasının yüzeyinde dağınık yansımasına neden olur ve camdaki yayılmanın homojenliği tahrip olur. , fotovoltaik modülün kapak plakası ne kadar pürüzlü olursa, kırılan ışığın enerjisi o kadar küçük olur ve fotovoltaik hücrenin yüzeyine ulaşan gerçek enerji azalır, bu da fotovoltaik hücrenin güç üretiminde bir azalmaya neden olur. Yapışkan kalıntısı olan pürüzlü, yapışkan yüzeyler, daha pürüzsüz yüzeylerden daha fazla toz biriktirme eğilimindedir. Dahası, tozun kendisi de tozu çekecektir. İlk toz oluştuğunda, daha fazla toz birikmesine yol açacak ve fotovoltaik hücre güç üretiminin zayıflamasını hızlandıracaktır.
04
Toz Temizlemenin Teorik Analizi
Dış mekana yerleştirilen fotovoltaik modüllerin cam yüzeyi, toz parçacıklarını yakalayabilir ve biriktirebilir, böylece ışığın hücrelere girmesini engelleyen bir toz kapağı oluşturabilir. Yerçekimi, van der Waals kuvvetleri ve elektrostatik alan kuvvetlerinin hepsi toz birikimine katkıda bulunur. Toz parçacıkları sadece fotovoltaik cam yüzeyle güçlü bir şekilde etkileşime girmekle kalmaz, aynı zamanda birbirleriyle de etkileşime girer. Tozu temizlemek, tozu panelin yüzeyinden çıkarmaktır. Akü kartının yüzeyindeki tozu gidermek için, toz ve pil kartı arasındaki yapışmanın üstesinden gelmek gerekir. Pil plakasındaki toz belirli bir kalınlığa sahiptir. Temizlerken, toz ve akü plakası arasındaki yapışmayı yok etmek için toz tabakasına paralel bir yük, akü plakasına belirli bir açıda (veya dikey) bir yük veya dönen bir tork uygulanabilir. Katkı etkisi, böylece tozu giderir.
q—akü plakasına paralel yük; F—belirli bir açıyla veya akü plakasına dik olarak yük; M—toz tabakasına uygulanan dönme momenti
Toz parçacıklarının uzaklaştırılması için, teğetsel yapışma kuvvetinin ve toz parçacıklarının normal yapışma kuvvetinin üstesinden gelmek gerekir. Normal yapışma kuvveti, toz parçacıkları ve pil plakası arasındaki yapışma kuvvetidir ve teğetsel yapışma kuvveti nispeten küçüktür ve genellikle göz ardı edilebilir. . Toz dikey yönden çıkarılırsa, esas olarak normal yapışma kuvvetinin üstesinden gelmek için sadece suyla temizleme, toz parçacıklarını ıslatma işlemi gibi normal yapışma kuvvetinin üstesinden gelmek gerekir. Su temizlendiğinde, moleküller arası mesafe esas olarak artar, bu da van der Waals çekimini azaltır ve yüzdürme üretir ve van der Waals kuvvetinin ve toz parçacıklarının yapışma kuvvetinin yerçekiminin üstesinden gelir. Suya bir yüzey aktif madde eklenmesi, etkiyi daha belirgin hale getirir ve ayrıca panellerden tozu uzaklaştıran güçlü bir elektrostatik kuvvet üretir. Teğetsel yapışma kuvveti, toz parçacıkları pil plakasına göre hareket ettiğinde de aşılmalıdır.