Atmosfēras putekļi ir viens no galvenajiem faktoriem, kas ietekmē saules enerģijas ražošanas efektivitāti. Putekļu piesārņojums ievērojami samazinās fotoelektrisko elektrostaciju elektroenerģijas ražošanu, kas tiek lēsts vismaz par 5 procentiem gadā. Ja sagaidāms, ka 2020. gadā globālā uzstādītā jauda sasniegs aptuveni 500 GW, ikgadējā elektroenerģijas ražošana tiks samazināta putekļu dēļ. Apjoma radītie ekonomiskie zaudējumi sasniegs pat 5 miljardus ASV dolāru. Turpinot augt elektrostaciju uzstādītajai bāzei, šis zaudējums kļūs vēl nopietnāks – kad 2030. gadā globālā uzstādītā jauda būs aptuveni 1400 GW, putekļu radītie ekonomiskie zaudējumi sagaidāmi pat 13 miljardu ASV dolāru apmērā.
01
temperatūras efekts
Pašlaik fotoelementu elektrostacijās pārsvarā tiek izmantoti silīcija{{0}}bāzes saules bateriju moduļi, kas ir ļoti jutīgi pret temperatūru. Uzkrājoties putekļiem uz moduļu virsmas, palielinās fotoelektrisko moduļu siltuma pārneses pretestība, un tie kļūst par siltumizolācijas slāni uz fotoelementu moduļiem, ietekmējot to siltuma izkliedi. . Pētījumi liecina, ka saules bateriju temperatūra paaugstinās par 1 grādu, un izejas jauda samazinās par aptuveni 0,5 procentiem. Turklāt, ja akumulatora modulis ilgstoši tiek pakļauts saules gaismai, pārsegtā daļa uzsilst daudz ātrāk nekā neaizsegtā daļa, kā rezultātā, kad temperatūra ir pārāk augsta, rodas apdeguši tumši plankumi. Normālos apgaismojuma apstākļos paneļa ēnotā daļa no elektroenerģijas ražošanas bloka pārtaps par enerģijas patēriņa bloku, un iekrāsotais fotoelements kļūs par slodzes rezistoru, kas neražo elektrību, patērējot pieslēgtā akumulatora ģenerēto jaudu, ir siltuma ģenerēšana, kas ir karstā punkta efekts. Šis process saasinās akumulatora paneļa novecošanos, samazinās jaudu un smagos gadījumos izraisīs komponentu izdegšanu.
02
oklūzijas efekts
Putekļi pielīp pie akumulatora paneļa virsmas, kas bloķēs, absorbēs un atstaro gaismu, no kuriem svarīgākais ir gaismas bloķēšana. Putekļu daļiņu atstarošanas, absorbcijas un ēnojuma efekts uz gaismu ietekmē fotoelektrisko paneļu gaismas absorbciju, tādējādi ietekmējot fotoelektriskās enerģijas ražošanas efektivitāti. Putekļi, kas nogulsnējas uz paneļa komponentu gaismu{0}}uztverošās virsmas, pirmkārt, samazina paneļa virsmas gaismas caurlaidību; otrkārt, mainīsies kādas gaismas krītošais leņķis, izraisot gaismas nevienmērīgu izplatīšanos stikla pārsegā. Pētījumi liecina, ka tādos pašos apstākļos tīru paneļa komponentu izejas jauda ir vismaz par 5 procentiem lielāka nekā piesārņojuma moduļiem, un jo lielāks ir piesārņojuma daudzums, jo lielāks ir moduļa izejas veiktspējas samazinājums.
03
Korozijas ietekme
Fotoelektrisko paneļu virsma pārsvarā ir izgatavota no stikla, un stikla galvenās sastāvdaļas ir silīcija dioksīds un kaļķakmens. Kad stikla pārsega virsmai ir pievienoti mitri skābi vai sārmaini putekļi, stikla pārsega sastāvdaļas var reaģēt ar skābi vai sārmu. Palielinoties stikla iedarbības laikam skābā vai sārmainā vidē, stikla virsma lēnām erodēsies, kā rezultātā uz virsmas veidosies bedrītes un bedrītes, kā rezultātā uz pārsega plāksnes virsmas izkliedēsies gaisma, un izplatīšanās vienmērīgums stiklā tiek iznīcināts. , jo raupjāka ir fotoelektriskā moduļa vāka plāksne, jo mazāka ir lauztās gaismas enerģija, un faktiskā enerģija, kas sasniedz fotoelektriskās šūnas virsmu, samazinās, kā rezultātā samazinās fotogalvaniskā elementa enerģijas ražošana. Un raupjas, lipīgas virsmas ar līmes atlikumiem mēdz uzkrāt vairāk putekļu nekā gludākas virsmas. Turklāt paši putekļi piesaistīs putekļus. Kad sākotnējie putekļi pastāv, tie izraisīs lielāku putekļu uzkrāšanos un paātrinās fotoelektrisko elementu enerģijas ražošanas pavājināšanos.
04
Putekļu tīrīšanas teorētiskā analīze
Ārā novietoto fotoelektrisko moduļu stikla virsma var notvert un uzkrāties putekļu daļiņas, veidojot putekļu vāku, kas bloķē gaismas iekļūšanu šūnās. Gravitācija, van der Vālsa spēki un elektrostatiskā lauka spēki veicina putekļu uzkrāšanos. Putekļu daļiņas ne tikai spēcīgi mijiedarbojas ar fotoelektrisko stikla virsmu, bet arī mijiedarbojas viena ar otru. Lai notīrītu putekļus, ir jānoņem putekļi no paneļa virsmas. Lai noņemtu putekļus no akumulatora plāksnes virsmas, ir jāpārvar saķere starp putekļiem un akumulatora plati. Putekļiem uz akumulatora plāksnes ir noteikts biezums. Tīrot to, putekļu slānim var pielikt paralēlu slodzi, slodzi noteiktā leņķī (vai vertikāli) pret akumulatora plāksni vai rotējošu griezes momentu, lai iznīcinātu putekļu un akumulatora plāksni saķeri. Piedeva iedarbība, tādējādi noņemot putekļus.
q — slodze paralēli akumulatora plāksnei; F — slodze noteiktā leņķī vai perpendikulāri akumulatora plāksnei; M — griešanās moments, kas tiek piemērots putekļu slānim
Putekļu daļiņu noņemšanai ir jāpārvar putekļu daļiņu tangenciālās saķeres spēks un parastais adhēzijas spēks. Parastais adhēzijas spēks ir saķeres spēks starp putekļu daļiņām un akumulatora plāksni, un tangenciālās saķeres spēks ir salīdzinoši mazs, un to parasti var ignorēt. . Ja putekļi tiek noņemti no vertikālā virziena, ir nepieciešams tikai pārvarēt parasto saķeres spēku, piemēram, tīrīšanu ar ūdeni, putekļu daļiņu mitrināšanas procesu, galvenokārt, lai pārvarētu parasto adhēzijas spēku. Kad ūdens tiek attīrīts, starpmolekulārais attālums galvenokārt tiek palielināts, kas samazina van der Vāla pievilcību un rada peldspēju, kā arī pārvar van der Vālsa spēku un putekļu daļiņu saķeres spēka gravitāciju. Virsmaktīvās vielas pievienošana ūdenim padara efektu izteiktāku, kā arī rada spēcīgu elektrostatisko spēku, kas noņem putekļus no paneļiem. Tangenciālās saķeres spēks ir jāpārvar arī tad, kad putekļu daļiņas pārvietojas attiecībā pret akumulatora plāksni.