Bài học rút ra chính
- Bụi tích tụ có thể làm giảm hiệu quả của các tấm pin mặt trời.
- Nước là nguồn tài nguyên quá quý giá để giữ cho các tấm pin mặt trời không có bụi.
-
Các nhà nghiên cứu đã phát minh ra một cơ chế sử dụng điện tích để làm cho bụi bay ra khỏi các tấm pin.
Ánh sáng mặt trời và đất đai dồi dào khiến các sa mạc trở nên lý tưởng để lắp đặt các tấm pin mặt trời, nhưng chúng cũng có nhiều bụi, làm giảm hiệu quả của chúng. Chúng tôi cần một phương pháp mới để giữ cho các tấm pin mặt trời không có bụi.
Nước đóng một vai trò quan trọng trong việc giữ cho các tấm không bị bám bụi, nhưng nó là một nguồn tài nguyên quý giá nên được sử dụng tốt hơn ở những nơi khác. Trong nhiệm vụ tìm kiếm các giải pháp thay thế tốt hơn, các nhà nghiên cứu của MIT đã phát minh ra một phương pháp làm sạch bảng điều khiển năng lượng mặt trời mới sử dụng điện tích để đẩy lùi các hạt bụi, về cơ bản khiến chúng nhảy ra khỏi tấm pin.
“Bài báo nghiên cứu rất hữu ích để tiếp tục phát triển vấn đề PV (quang điện) bẩn”, Matthew Muller, Kỹ sư trong Nhóm Hiệu suất và Độ tin cậy PV tại Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL), nói với Lifewire qua email. “Bài báo được viết tốt, là một bước hữu ích trong công việc lâu dài để giải quyết vấn đề ô nhiễm PV, và do đó một số thí nghiệm được mô tả là rất hữu ích cho cộng đồng.”
Cắn Bụi
Trong bài báo của mình, sinh viên tốt nghiệp MIT Sreedath Panat và giáo sư kỹ thuật cơ khí Kripa Varanasi trích dẫn những dự báo ước tính năng lượng mặt trời sẽ chiếm 10% sản lượng điện toàn cầu vào năm 2030.
Họ cho rằng bất chấp những cải tiến gần đây trong công nghệ PV để giúp nâng cao hiệu quả của các tấm pin mặt trời, sự tích tụ bụi là một trong những thách thức hoạt động lớn nhất đối với ngành.
Bụi, Muller giải thích, hạ cánh trên bảng năng lượng mặt trời do lực hấp dẫn và các phương pháp lắng đọng khác. “Các hạt bụi sau đó chặn sự truyền ánh sáng vào pin mặt trời, do đó gây ra giảm công suất cho bức xạ bên ngoài nhất định. Chúng tôi thấy tổn thất do PV bẩn ở Mỹ dao động từ 0-7%, trong đó tổn thất 7% đối với các vùng nhiều bụi ở phía tây nam,”Muller giải thích.
Hơn nữa, các nhà nghiên cứu nói rằng trong môi trường khắc nghiệt như ở giữa sa mạc, bụi tích tụ với tốc độ gần 1 g / m2 mỗi ngày và nếu không được làm sạch, có thể lên đến 3 mg / cm2 ở dưới một tháng. Các nhà nghiên cứu chia sẻ rằng để đưa vào viễn cảnh, sự tích tụ bụi 5 mg / cm2 tương ứng với gần 50% sản lượng điện bị hao hụt. Để nói về mặt tiền tệ, họ nói rằng tổn thất điện năng trung bình từ 3-4% trên quy mô toàn cầu dẫn đến thiệt hại kinh tế là 3 đô la.3 đến 5,5 tỷ đô la.
Vì vậy, không có gì ngạc nhiên khi lượng tài nguyên khổng lồ được dành để làm sạch các tấm pin mặt trời, đôi khi thậm chí vài lần một tháng, tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng của điều kiện bẩn.
Phương pháp làm sạch phổ biến nhất là sử dụng vòi phun và vòi phun nước có áp suất, mà các nhà nghiên cứu ước tính có thể đóng góp tới 10% chi phí vận hành và bảo trì của các trang trại năng lượng mặt trời.
Các nhà nghiên cứu khác đã tính toán rằng các nhà máy điện mặt trời tiêu thụ khoảng một đến năm triệu gallon nước để làm sạch trên 100 MW điện được tạo ra mỗi năm. Mở rộng quy mô, có nghĩa là lên đến 10 tỷ gallon nước cho mục đích làm sạch bảng điều khiển năng lượng mặt trời, ước tính đủ để đáp ứng nhu cầu nước hàng năm của lên đến 2 triệu người.
Nơi nghỉ ngơi sạch sẽ?
Chà khô là một phương pháp thay thế cho việc làm sạch bằng nước, nhưng cách này không hiệu quả bằng và có nguy cơ làm xước các tấm và làm giảm hiệu quả của chúng không thể phục hồi.
Làm sạch bảng điều khiển năng lượng mặt trời tĩnh điện, không sử dụng nước, cũng như không có nguy cơ cọ rửa tiếp xúc, đã nổi lên như một giải pháp thay thế thú vị. Màn hình điện động lực học (EDS) là hệ thống loại bỏ bụi tĩnh điện phổ biến nhất và chúng được sử dụng trên tàu thám hiểm sao Hỏa, Muller chỉ ra.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu lập luận rằng có một số thách thức đối với việc triển khai EDS trong các tấm pin mặt trời trên Trái đất, chẳng hạn như sự xâm nhập và tích tụ hơi ẩm, cuối cùng có thể dẫn đến chập điện của các điện cực.
Cơ chế được đề xuất của họ được xây dựng dựa trên phương pháp làm sạch tĩnh điện hiện có và sử dụng điện tích để khiến các hạt bụi tách ra và nhảy ra khỏi bề mặt của các tấm. Hệ thống có thể được vận hành tự động bằng cách sử dụng một động cơ điện đơn giản và các thanh dẫn hướng dọc theo mặt bên của bảng điều khiển.
Công nghệ này rất thú vị, nhưng chỉ ở mức độ nghiên cứu và do đó còn lâu mới có thể khả thi về mặt thương mại, Muller nhắc nhở. Hơn nữa, ông nói thêm rằng các nhà nghiên cứu đã tiến hành thử nghiệm với bụi đường, đây là một trường hợp lý tưởng.
“Trong [thế giới] thực, đất có thể phức tạp hơn nhiều… và do đó thiết bị có thể không hoạt động trong một số môi trường.”
