ซื้อกลับบ้านที่สำคัญ
- ฝุ่นสะสมลดประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์
- น้ำมีค่าเกินกว่าจะรักษาแผงโซลาร์เซลล์ให้ปราศจากฝุ่น
-
นักวิจัยได้คิดค้นกลไกที่ใช้ประจุไฟฟ้าเพื่อทำให้ฝุ่นหลุดออกจากแผง
แสงแดดและดินที่อุดมสมบูรณ์ทำให้ทะเลทรายเหมาะอย่างยิ่งที่จะติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ แต่ก็มีฝุ่นอยู่มากเช่นกัน ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพลดลง เราต้องการวิธีใหม่ในการทำให้แผงโซลาร์เซลล์ปลอดฝุ่น
น้ำมีบทบาทสำคัญในการรักษาแผงให้ปราศจากฝุ่น แต่เป็นทรัพยากรอันล้ำค่าที่นำไปใช้ประโยชน์ในที่อื่นได้ดีกว่า ในการแสวงหาทางเลือกที่ดีกว่า นักวิจัยของ MIT ได้คิดค้นวิธีการทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์แบบใหม่ที่ใช้ประจุไฟฟ้าเพื่อขับไล่อนุภาคฝุ่น ซึ่งทำให้พวกมันกระโดดออกจากแผงได้
“เอกสารวิจัยมีประโยชน์สำหรับความคืบหน้าอย่างต่อเนื่องในปัญหาความสกปรกของเซลล์แสงอาทิตย์ (เซลล์แสงอาทิตย์)” Matthew Muller วิศวกรในกลุ่มประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของ PV ที่ National Renewable Energy Laboratory (NREL) กล่าวกับ Lifewire ทางอีเมล. “บทความนี้เขียนมาอย่างดี เป็นขั้นตอนที่มีประโยชน์ในการทำงานระยะยาวเพื่อจัดการกับปัญหา PV ที่สกปรก ดังนั้นการทดลองบางส่วนที่อธิบายไว้จึงมีประโยชน์มากต่อชุมชน”
กัดฝุ่น
ในรายงานนี้ นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ MIT Sreedath Panat และศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกล Kripa Varanasi อ้างถึงการคาดการณ์ที่ประมาณการว่าพลังงานแสงอาทิตย์จะคิดเป็น 10 เปอร์เซ็นต์ของการผลิตไฟฟ้าทั่วโลกภายในปี 2030
พวกเขาโต้แย้งว่าแม้จะมีการปรับปรุงเทคโนโลยี PV เพื่อช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์เมื่อเร็วๆ นี้ การสะสมของฝุ่นเป็นหนึ่งในความท้าทายด้านการปฏิบัติงานที่ใหญ่ที่สุดสำหรับอุตสาหกรรม
ฝุ่น มุลเลอร์อธิบาย ตกลงบนแผงโซลาร์เซลล์เนื่องจากแรงโน้มถ่วงและวิธีการสะสมอื่นๆ “อนุภาคฝุ่นจะขัดขวางการส่องผ่านของแสงไปยังเซลล์แสงอาทิตย์ ดังนั้นจึงทำให้พลังงานลดลงสำหรับการฉายรังสีภายนอกที่กำหนด เราเห็นการสูญเสียจาก PV ที่สกปรกในสหรัฐอเมริกาตั้งแต่ 0-7% โดยที่การสูญเสีย 7% เป็นพื้นที่ที่มีฝุ่นมากทางตะวันตกเฉียงใต้” มุลเลอร์อธิบาย
นอกจากนี้ นักวิจัยระบุว่าในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงเช่นกลางทะเลทราย ฝุ่นจะสะสมที่อัตราเกือบ 1 g/m2 ต่อวัน และหากไม่ทำความสะอาด อาจกองอยู่ใต้พื้นถึง 3 มก./ซม.2 หนึ่งเดือน. เพื่อให้เข้าใจตรงกัน ฝุ่นที่สะสมอยู่ที่ 5 มก./ซม.2 นั้นสอดคล้องกับการสูญเสียพลังงานเกือบ 50 เปอร์เซ็นต์ นักวิจัยแบ่งปัน ในแง่การเงิน พวกเขากล่าวว่าการสูญเสียพลังงานโดยเฉลี่ย 3-4 เปอร์เซ็นต์ในระดับโลกทำให้เกิดการสูญเสียทางเศรษฐกิจ 3 ดอลลาร์3 ถึง 5.5 พันล้านดอลลาร์
ไม่แปลกใจเลยว่าทำไมต้องใช้ทรัพยากรจำนวนมากในการทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์ บางครั้งถึงเดือนละหลายครั้ง ขึ้นอยู่กับความรุนแรงของสภาพความสกปรก
วิธีการทำความสะอาดที่พบบ่อยที่สุดคือการใช้เครื่องฉีดน้ำแรงดันสูงและสเปรย์ฉีด ซึ่งนักวิจัยประเมินว่าสามารถมีส่วนสนับสนุนได้ถึง 10 เปอร์เซ็นต์ของค่าใช้จ่ายในการดำเนินการและบำรุงรักษาของโซลาร์ฟาร์ม
นักวิจัยคนอื่นๆ ได้คำนวณว่าโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ใช้น้ำประมาณ 1 ถึง 5 ล้านแกลลอนเพื่อทำความสะอาดต่อกระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้ 100 เมกะวัตต์ต่อปี ขยายขนาดแล้ว ซึ่งแปลเป็นน้ำมากถึง 10 พันล้านแกลลอนสำหรับวัตถุประสงค์ในการทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งคาดว่าจะเพียงพอต่อความต้องการน้ำประจำปีของผู้คนมากถึง 2 ล้านคน
สะอาดสะอ้าน
การขัดแบบแห้งเป็นทางเลือกหนึ่งแทนการทำความสะอาดแบบใช้น้ำ แต่วิธีนี้ไม่มีประสิทธิภาพและเสี่ยงต่อการขีดข่วนแผงและทำให้ประสิทธิภาพลดลงอย่างถาวร
การทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์แบบไฟฟ้าสถิตที่ไม่ใช้น้ำและไม่เสี่ยงต่อการถูกขัดถู กลายเป็นทางเลือกที่น่าตื่นเต้น หน้าจอ Electrodynamic (EDS) เป็นระบบกำจัดฝุ่นไฟฟ้าสถิตที่ได้รับความนิยมมากที่สุด และใช้กับยานสำรวจดาวอังคาร Muller ชี้ให้เห็น
อย่างไรก็ตาม นักวิจัยโต้แย้งว่ามีความท้าทายหลายประการสำหรับการติดตั้ง EDS ในแผงโซลาร์เซลล์บนโลก เช่น การบุกรุกของความชื้นและการสะสม ซึ่งในที่สุดอาจนำไปสู่การลัดวงจรไฟฟ้าของอิเล็กโทรด
กลไกที่พวกเขาเสนอสร้างขึ้นจากวิธีการทำความสะอาดไฟฟ้าสถิตที่มีอยู่ และใช้ประจุไฟฟ้าเพื่อทำให้อนุภาคฝุ่นหลุดออกและกระโดดออกจากพื้นผิวของแผง ระบบสามารถทำงานได้โดยอัตโนมัติโดยใช้มอเตอร์ไฟฟ้าธรรมดาและรางนำทางที่ด้านข้างของแผง
เทคโนโลยีนี้น่าตื่นเต้น แต่เป็นเพียงระดับการวิจัยเท่านั้น ดังนั้นจึงเป็นหนทางอีกยาวไกลจากการใช้งานได้จริงในเชิงพาณิชย์ มุลเลอร์เตือน นอกจากนี้ เขาเสริมว่านักวิจัยได้ทำการทดสอบกับฝุ่นบนท้องถนน ซึ่งเป็นกรณีที่เหมาะสมที่สุด
“ในโลกแห่งความเป็นจริง ดินอาจซับซ้อนกว่านี้มาก… และด้วยเหตุนี้อุปกรณ์อาจไม่ทำงานในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย”