СПОСОБЫ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена изучению влияния загрязнителей на эффективность работы фотоэлектрических преобразователей и способов очистки поверхности фотоэлектрических преобразователей. В статье были рассмотрены основные и перспективные в будущем способы очистки поверхности солнечных панелей, применяемых в климатических особенностях стран Центральной Азии. Были выявлены основные достоинства и недостатки каждого метода.

ABSTRACT

The article is devoted to the study of the influence of pollutants on the efficiency of photoelectric converters and methods for cleaning the surface of photoelectric converters. The article examined the main and future promising methods for cleaning the surface of solar panels used in the climatic conditions of the countries of Central Asia. The main advantages and disadvantages of each method were identified.

Ключевые слова: солнце, возобновляемая энергия, фотоэлектрические преобразователи, эффективность, пыль, снег, загрязнители.

Keywords: sun, renewable energy, photoelectric converters, efficiency, dust, snow, pollutants.

В последние годы в Узбекистане идёт активное внедрение возобновляемых источников электрической энергии. В стране строятся солнечные и ветряные электростанции. В стратегии развития «Узбекистан – 2030» стоит цель доведения возобновляемых источников энергии до 25 тысяч мегаватт и доли в общем потреблении — до 40 процентов.

Мощность, вырабатываемая солнечными панелями, зависит от материалов фотоэлектрических преобразователей, площади поверхности принимающие солнечные лучи, величины солнечной радиации и т.п. Узбекистан – это теплая и солнечная страна, в которой более 300 дней в году являются солнечными ясными днями.

Таблица 1.

Значения среднесуточной радиации в Ташкентской области [2].

В стране активно ведутся исследования в области использования возобновляемых источников энергии в автономных системах. К примеру использование солнечной энергии в системе возбуждения синхронных генераторов малой мощности [3].

Для увеличения эффективности работы солнечных панелей применяют самые разнообразные решения: от способа установки до применения многослойных или двухсторонних солнечных модулей.

Эффективность работы солнечных фотоэлектрических преобразователей зависит от различных факторов, в том числе и от наличия загрязнителей на поверхности защитного стекла солнечной панели.

 На поверхности солнечных панелей со временем оседает пыль, которая препятствует прохождению солнечного света, также могут появляться другие виды загрязнителей, а в зимнее время лицевую часть панелей может покрывать снег, который отражает большую часть солнечных лучей и снижает выработку электроэнергии панелей до нуля. Очистка солнечных панелей, которые обычно устанавливают на ровных открытых площадях, где отсутствуют помехи, которые могут создавать тени или солнечные панели установленные на крышах зданий имеют некоторые трудности такие как их неудобное расположение.  

Существуют следующие методы поддержания чистоты поверхности солнечных фотоэлектрических преобразователей:

• механические методы очистки загрязнителей. К ним относятся ручная чистка при помощи специальных щеток и чистой воды (рис.1), а также при помощи автоматических роботов-уборщиков (рис.2).

Механические методы условно можно подразделить на автоматические, механизированные и ручные [1].

• химические методы с использованием защитных покрытий (гидрофобные, гидрофильные и фотокаталитические). Гидрофобные покрытия не дают смачиваться поверхности с водой. В результате капли дождя не смачиваются с поверхностью стекла и проскальзывают вниз унося с собой частицы пыли и грязи. Гидрофильные покрытия впитывают влагу из воздуха и образуют тонкую водяную плёнку, которая поглощает пыль и не дает ей налипнуть на поверхность стекла. При небольшом дожде пыль легко смывается с водой. Фотокаталистические покрытия (TiO₂) имеют свойство очищать поверхность от органических загрязнений под воздействием солнечного света. Также хотелось бы отметить, что повысить эффективность работы солнечных панелей можно охлаждая их. При помощи технологий PERC и Half-Cell, представляющий собой гель, способный в ночное время интенсивно поглощать влагу и в дневное время испарять её. Увеличение КПД на 3-4% происходит за счёт охлаждения солнечной панели при испарении влаги. Гель наносят на обратную сторону солнечной панели.
• электродинамические методы. Достоинство этого метода в том, что для очистки поверхности не требуется вода. Однако для эффективной очистки требуется чтобы влажность воздуха была не меньше 30%. Технология основания на свойствах электростатического отталкивания одноименных заряженных частиц (рис.3). Технологию в 2022 году предложили ученые Массачусетского университета. Стекло солнечной панели покрывают токопроводящим прозрачным материалом, на которую в последствие оседает пыль и другие загрязнители. На токопроводящий слой подают высокое напряжение, которое заряжает частицы пыли одноименным зарядом. Затем при помощи подвижной пластины таким же зарядом отталкивают частицы пыли с поверхности солнечной панели.

Рисунок 3. Система электростатической очистки

• методы естественной очистки. Основаны на использовании естественных явлений и сил природы. Установка солнечных панелей под углом, что позволяет снегу или пыли естественным путём скатываться вниз. Использование эффекта Вентури который создавая падение давления создает ветер, который сдувает пыль с поверхности солнечных панелей. Для создания «эффекта Вентури» необходима соответствующая местность.

В статье были рассмотрены методы очистки поверхности солнечных панелей для увеличения эффективности работы.

Список литературы:

1. Безруких, П.П. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России: Наука, 2002.
2. Расчет числа и мощности солнечных панелей для возбуждения “микро” синхронных генераторов малых ГЭС // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. Пирматов Н.Б. [и др.]. 2022. 4(97). 
3. Анализ характеристик автомобильного генератора Г-273 В1 с возбуждением от солнечной панели // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Муминов М.У. [и др.]. 2023. 1(106).