Industrie

Woestijnzonnepanelen stofvrij houden

Woestijnzonnepanelen stofvrij houden

Het zelfreinigende systeem van NOMADD [Afbeeldingsbron: NOMADD Desert Solar]

Stel je een omgeving voor die elke dag wordt verschroeid door temperaturen van 50 ° C, 's nachts tot 40 ° C daalt, met intense windsnelheden en dik stof, waardoor het moeilijk wordt om te ademen. Dergelijke omstandigheden zijn natuurlijk normaal in woestijnen over de hele wereld. Woestijnen zijn echter, gezien hun hoge niveaus van zonnestraling, een perfecte locatie voor het opwekken van zonne-energie, dat wil zeggen, behalve voor één groot probleem: stof.

Volgens het bedrijf NOMADD Desert Solar uit de Verenigde Arabische Emiraten (VAE) is de opeenhoping van zand en stof een van de grootste technische uitdagingen voor zonnepanelen die in de woestijn zijn gebouwd. Het zorgt voor een dagelijks verlies aan opbrengst van 0-4 tot 0,8 procent en energieopbrengstverliezen van 60 procent worden algemeen gerapporteerd tijdens en na zandstormen. Bovendien hechten stofdeeltjes zich aan de panelen als ze langer dan een dag op hun plaats blijven.

Tot dusverre waren stofopruimingsoperaties gebaseerd op een verscheidenheid aan benaderingen, die allemaal onbevredigend waren. Deze omvatten menselijke arbeid, die duur en onbetrouwbaar is; schoonmaken met water, wat een verspilling is in gebieden met hoge waterstress; complexe en gevoelige apparatuur die de neiging heeft te falen onder zware omstandigheden; en reinigingscycli van 7-14 dagen, wat de outputverliezen verhoogt door kwetsbaarheid voor aangehecht stof en stofstormen. Deze benaderingen genereren doorgaans hoge operationele kosten en zijn afhankelijk van volatiele menselijke arbeidsmarkten.

Zware omstandigheden zorgen ervoor dat handmatige schoonmaakwerkzaamheden mislukken, om de eenvoudige reden dat het in veel woestijnomgevingen onmogelijk is om gedurende een langere tijd fysiek te functioneren gedurende de dag of nacht. Water is niet altijd beschikbaar en voorraden kunnen kwetsbaar zijn voor onderbrekingen of stijgende kosten.

Een reiniging van zonnepanelen in de woestijn moet daarom aan bepaalde criteria voldoen. Het moet bijvoorbeeld in staat zijn om de hele array met hoge snelheid op te schonen, meestal in minder dan een dag, ongeacht hoe groot de array is. Dit vereist automatisering, waarbij alle problemen van handarbeiders worden weggenomen. De oplossing moet stof kunnen verwijderen zonder water te gebruiken, maar zonder het oppervlak van de panelen te krassen. Het moet ook lokaal geproduceerd, eenvoudig en veerkrachtig zijn.

In 2013 en 2014 werkte een team van onderzoekers van de Boston University (BU) een tijdje aan een zelfreinigend apparaat, een transparant elektrodynamisch systeem (EDS) genaamd, dat mogelijk kan worden opgenomen in een zonnepaneelreeks, ingebed in de panelen. zelf of aangebracht op paneeloppervlakken via een zeefdrukfilm. Het apparaat werkt met een kleine elektrische lading, gegenereerd door de panelen zelf, om stofdeeltjes van de paneeloppervlakken te tillen. Tests tot nu toe hebben aangetoond dat het apparaat 90 procent van de zand- en stofdeeltjes die op zonnepanelen zijn afgezet, kan uitroeien.

Hoofdonderzoeker professor Malay Mazumder ontwikkelde het idee naar het voorbeeld van menselijke longen, die zelfreinigende haren hebben die stof uit het ademhalingssysteem verwijderen. Mazumber geloofde dat hij dit idee op andere systemen kon toepassen.

Het idee trok de aandacht van NASA in 2003. Ze waren op zoek naar een systeem dat apparatuur van kosmisch stof zou kunnen verwijderen tijdens toekomstige Mars-missies en daarom gaven ze Mazumder een driejarige subsidie ​​van $ 750.000 om het project verder te ontwikkelen. Verdere financiering kwam van BU's Office of Technology Development, dat hem tijdelijk $ 50.000 aan Ignition Award-financiering toekent. Een presentatie die in 2010 op de American Chemical Society-conferentie in Boston werd gegeven, resulteerde in artikelen die in de New York Times en de Dagelijks telegram. Mazumder werd vervolgens benaderd door Abengoa Solar, een bedrijf dat gespecialiseerd is in zonne-PV en geconcentreerde zonne-energie (CSP) met activiteiten in het Solana Generating Station in Gila Bend in Arizona en het Mojave Solar Project in Barstow, Californië. Voor zover op dit moment bekend is het toestel nog volop in ontwikkeling.

Een andere optie is ontwikkeld door Seamus Curran, universitair hoofddocent natuurkunde aan de Universiteit van Houston en directeur van het Institute for NanoEnergy, dat gespecialiseerd is in het ontwerp, de engineering en de montage van nanostructuren. Curran en zijn team op het gebied van nanofysica hebben ook een zelfreinigend systeem ontwikkeld, bestaande uit een nanohydrofoob materiaal dat het paneel bedekt, waardoor de ophoping van stof wordt voorkomen en het beschermt tegen watervlekken en weersinvloeden. De coating vormt een barrière die voorkomt dat water zich aan het oppervlak hecht - het rolt in plaats daarvan van het oppervlak en neemt stof en vuil mee.

De coating is getest bij het FOCAS Institute, onderdeel van het Dublin Institute for Technology in Ierland en werkt zowel in zeeklimaten als in omgevingen met veel stof.

Een andere benadering is die van de 20 hectare grote Ketura Sun-zonne-energiecentrale in de Negev-woestijn in Israël, beheerd door Siemens AG en Arava Power. Dit maakt gebruik van een vloot van 100 Ecoppia E4-robots die zijn gemonteerd op een frame dat lateraal langs de paneeloppervlakken beweegt terwijl de robots op en neer bewegen tijdens het schoonmaken. De robots gebruiken roterende borstels om de panelen schoon te maken, elke borstel heeft zachte microvezels om krassen te voorkomen. Ze hebben ook hun eigen mini-zonnepanelen om zelf de stroom op te wekken die ze nodig hebben voor het reinigingsproces, in plaats van het uit de zonnepanelen te halen. Ecoppia zegt dat deze aanpak 99 procent van de stofophoping kan verwijderen zonder dat er kostbare watervoorraden nodig zijn.

Torresol Energy HECTOR-robot in de Gemasolar-fabriek, Sevilla, Spanje [Afbeeldingsbron: Torresol Energy-video]

Een vergelijkbare aanpak wordt gevolgd door het NOMADD-reinigingssysteem en de Gemasolar-fabriek van Torresol Energy nabij Sevilla, Spanje. Het NOMADD-systeem is ontworpen, ontwikkeld en getest door NOMAD Desert Solar aan de King Abdullah University for Science and Technology, (KAUST) nabij Jeddah, Saudi-Arabië.

NOMADD (NO-water Mechanical Automated Dusting Device) is relatief goedkoop en ontworpen voor gebruik in het Midden-Oosten en Noord-Afrika (MENA). In tegenstelling tot de Torresol Energy-benadering, waarbij een kleine hoeveelheid water wordt gebruikt die wordt toegepast door de HECTOR-robots, is het NOMADD-systeem volledig watervrij.

Op dit moment lijken deze twee benaderingen, robots en elektrostatische ladingen, de twee meest veelbelovende wegen voor zelfreiniging van zonnestroomsystemen in de woestijn, maar de technologie is voortdurend in ontwikkeling en verschillende projecten zijn nog volop in ontwikkeling.

Dat betekent dat er in de nabije toekomst nog meer innovatieve oplossingen kunnen komen.


Bekijk de video: Ramen wassen en écht streeploos schoonmaken Schoonmaken met Marja Middeldorp (Augustus 2021).