Почистването на фотоволтаичните панели с вода не само премахва мръсотията, но и охлажда модулите, така че повишава ефективността им по два начина (снимка: CC0 Public Domain)
Почистването на фотоволтаичните панели е важно за поддържане на доброто ниво на ефективност при преобразуване на слънчевата енергия в електричество. Почистването с вода обаче има двоен благоприятен ефект: освен, че премахва зацапванията, намаляващи капацитета, то охлажда панелите, което допълнително подобрява ефективността на работата на соларните масиви.
Група изследователи от Международния колеж по инженерство и мениджмънт в Оман и Малайзийския университет Teknologi Petronas изследваха ефектите от водното почистване на фотоволтаични системи, работещи в пустинни условия, и откриха, че инжектирането на вода може да осигури значително увеличение на добива на енергия. Това се обяснява с охлаждащия ефект на водата.
Тестовете са проведени в Маскат, столицата на Оман, където летните температури са знойни и достигат до 43°C, значителна влажност и малко дъжд. „Въпреки че са положени усилия за подобряване на фотоволтаичните характеристики чрез почистване и охлаждане, не са направени много изследвания, за да се разбере напълно ролята, която почистването и инжектирането на вода играят за подобряване на характеристиките на фотоволтаиците“, обобщават учените.
„Проучването имаше за цел да даде представа за влиянието на охлаждането за фотоволтаични панели и интервалното почистване за подобряване на производителността на соларните клетки“ поясняват те.
Учените са поставили няколко монокристални модула в една и съща зона, всеки с три термични сензора в различни точки. Освен това изследователите са инсталирали устройства за измерване на слънчевата радиация, напрежението на отворена верига и тока на късо съединение – и техните показания са записвани в компютър всяка минута.
Всички панели – макар че техният капацитет остава неуточнен – са били поставени на височина 1,2 метра, обърнати на юг. Тяхното поведение е измервано и записвано в продължение на две седмици.
Един панел е запазен като референтен, без почистване или впръскване на вода. Друг пък е почистван на всеки три дни чрез избърсване. Трети панел е почистван с вода, инжектирана през девет дюзи, разположени успоредно.
През първата седмица водата е инжектирана само веднъж, в първия ден, за половин минута. През втората седмица водното охлаждане е прилагано ежедневно, всеки път за по две минути.
„Резултатите показват, че най-високата генерирана мощност е 85,6 W с ефективност от 23,6%, а най-ниските стойности са 73,4 W, съответно 18% ефективност, за фотоволтаичния панел, почистван след три дни“, разкриват учените.
„За разлика от това, непочистеният панел имаше максимална мощност и ефективност от съответно 75,7 W или 17,1%. Най-ниската мощност и ефективност са съответно 67,5 W и 15,4%. Количеството прах, измерено след излагане на атмосферни условия при 20 градуса, е 0,9 грама“, уточняват изследователите.
Панелът, почистен само веднъж за 30 секунди, е показал максимална мощност и ефективност от 67,13 W и 15,8%. Най-ниската му стойност на мощността е регистрирана на 20,6 W, тоест 7,1% ефективност.
„От резултатите беше забелязано, че непочистваният панел в някои случаи се представя незначително по-добре от панела с впръскване на вода – това се дължи главно на минималната продължителност на впръскването на вода, което има потенциал за образуване на покритие, подобно на кал, върху повърхността на слънчевия панел“, подчертаха изследователите.
„Друга възможна причина е това, че дюзите за впръскване на вода могат да хвърлят сянка върху панела, намалявайки изходната му мощност“, допълват те.
Подобрената мощност и ефективност се наблюдават при панели със 120 секунди дневно инжектиране на вода. В този случай най-високата мощност и ефективност достигат съответно 76,68 W и 18,68%.
„Въвеждането на вода за почистване и охлаждане доведе до 23,9% увеличение на производството на енергия“, заключават учените. „Тези констатации подчертават значението на редовните техники за почистване и охлаждане за максимизиране на ефективността и изходната мощност на фотоволтаичните модули“.
Резултатите идват като ехо след друго проучване, за което беше съобщено през септември 2023 г. от учени от Пакистанския национален университет за науки и технологии. Те също изпробваха система за водно почистване на слънчеви панели, която не само предотвратява загубите на мощност, причинени от натрупването на прах върху повърхността на фотоволтаичния модул, но също така охлажда модула.
Авторите на изследването откриха, че при водно почистване изходната мощност на почистения панел е с 13,7% по-висока от тази на контролния панел, който не е почистван изобщо. Разликата се дължи не само на премахването на праха, но и на факта, че пръскането с вода, извършвано в продължение на пет минути на всеки 24 часа, прави възможно намаляването на температурата на работната повърхност на слънчевия модул с 0,8 градуса в сравнение с референтния панел.
Пакистанските учени изчислиха, че полученото увеличение на капацитета може да спести на собственика на панела сума, която му позволява инвестицията в почистваща система с вода да бъде възстановена за две години и половина.