تقنية لتنظيف ألواح الطاقة الشمسية تُعزز من كفاءتها (دراسة)

تظل ظاهرة اتساخ ألواح الطاقة الشمسية معضلة تؤرّق المهتمين بمجال الطاقة المتجددة؛ لما تتسبب فيه من زيادة الفاقد من الكهرباء المنتجة من هذا المصدر المهم.

وتعزز مراكز الأبحاث والشركات من جهودها لمعالجة هذه المشكلة لضمان تحقيق الاستفادة القصوى من أنظمة الطاقة الشمسية، وتحسين كفاءة إنتاج الكهرباء منها، بحسب ما طالعته منصة الطاقة المتخصصة.

وأظهرت دراسة عملية حديثة أنه يمكن إيجاد حلول لظاهرة اتساخ ألواح الطاقة الشمسية بواسطة ابتكار مجموعة من محاليل التنظيف التي تنتجها إحدى الشركات البرتغالية المتخصصة، وفقًا لما نشره موقع بي في ماغازين (PV Magazine)، الجمعة 26 مايو/أيار 2023.

دراسة مهمة

أعدت الدراسة منصة الأبحاث المغربية "غرين إنرجي بارك" بالتعاون مع شركة "كيميتك سولار" البرتغالية المتخصصة في إنتاج محاليل تنظيف الأسطح، واختبار إستراتيجيات الطلاء والتنظيف، لمعالجة ظاهرة اتساخ ألواح الطاقة الشمسية.

وأجريت الدراسة العملية لتقييم أداء الطلاءات المضادة لتراكم الشحنات الكهروستاتيكية وكذلك المضادة للماء في الظروف الجوية الصعبة وشبه الجافة، وفق ما اطلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

وخلال هذه الدراسة، اختُبِرَ العديد من إستراتيجيات الطلاء والتنظيف على 5 أنظمة كهروضوئية، تتميز جميعها بالتقنيات والتكوينات الكهربائية نفسهما.

وفي تجربتها، أبقت الدراسة على النظام الكهروضوئي الأول غير نظيف؛ إذ لم يخضع لأي حلول طلاء أو تنظيف، بينما نُظِّف النظام الكهروضوئي الثاني بشكل دوري، بالماء فقط.

واستُعمِل في النظام الكهروضوئي الثالث محلول التنظيف والحماية ضد تراكم الشحنات الكهروستاتيكية "كيميتك سولار ووش بروتيكيت"، وهو أحد الحلول المقدمة من الشركة البرتغالية.

واستعمل النظامان الرابع والخامس من أنظمة الطاقة الكهروضوئية، محلولي "دي سولار ديفيندر" و"إندستريال جلاس بروتيكت"، على التوالي، وهي مجموعات من الطلاءات المضادة للمياه، في إطار التجربة التي تستهدف إيجاد حلول مبتكرة لمشكلة اتساخ ألواح الطاقة الشمسية.

نتائج الدراسة

بعد 9 أشهر من التشغيل التجريبي، أظهرت النتائج تحسنًا ملحوظًا في كفاءة ألواح الطاقة الشمسية المطلية، مقارنة بعدم طلائها بأي محاليل.

وخلال المدة الأولى التي تلت عملية طلاء الألواح -مدتها 3 أشهر- زاد متوسط كفاءة الألواح الكهروضوئية المطلية بنسبة 10%، وفق ما اطلعت عليه منصة الطاقة المتخصصة.

ثم تُركت الألواح من غير تنظيف لمدة 6 أشهر لاحقة، وفي غضون ذلك، وجد أن كفاءة توليد الكهرباء انخفضت بمعدل 5%.

وارتفعت كفاءة توليد الكهرباء التراكمية لأنظمة الطاقة الشمسية المطلية بنسبة 3% مقارنةً بعملية تنظيفها بالماء المعتادة؛ إذ أدى طلاء الوحدات الكهروضوئية بالمحاليل لتقليل كمية المياه اللازمة لتنظيفها.

على سبيل المثال، في حالة طلاء ألواح الطاقة الشمسية بمحلول التنظيف، تطلب الأمر كمية أقل من المياه بنسبة 50% مقارنة بالتنظيف دون أي محاليل.

كان محلول "كيميتك سولار ووش بروتيكيت" أكثر نجاحًا في إزالة الغبار خلال موسم الجفاف (أغسطس/آب-فبراير/شباط) مع وجود معدلات هطول أمطار منخفضة.

ومع ذلك، خلال موسم الأمطار (مارس/آذار-أبريل/نيسان) ، تفوق محلول "إندستريال جلاس بروتيكت" على "سولار ووش بروتيكيت" و"دي سولار ديفندر".

أضرار اتساخ الألواح الشمسية

الاتساخ الكهروضوئي مقصود به تغطية وحدات أنظمة الطاقة الشمسية -تدريجيًا- بجزئيات دقيقة من الغبار أو الأوساخ أو الرمال؛ ما يقلل من كفاءة إنتاج الكهرباء من هذه الوحدات.

ويُعَد الاتساخ الكهروضوئي أحد الأسباب الأساسية لتدهور الناتج الكهروضوئي، كما أنه مسؤول عن 3-4% من خسائر إنتاج الطاقة الشمسية حول العالم.

ويوضح الرسم البياني التالي -الذي أعدته منصة الطاقة المتخصصة- سعة الطاقة الشمسية المركبة خارج الشبكة الكهربائية في العالم خلال المدة من 2012 إلى 2021:

وينتج اتساخ ألواح الطاقة الشمسية من مصادر مختلفة، تتمثل في فضلات الطيور، ونمو المواد العضوية (مثل الفطريات والطحالب)، والغبار المعدني، وحبوب اللقاح والانبعاثات الزراعية، وعوادم المحركات.

ولهذا تتضح أسباب الجهود المبذولة من قِبل المراكز البحثية لتفادي هذه الظاهرة التي تؤثر في كميات الكهرباء المتولّدة من الألواح الشمسية.

وفي هذا السياق، أكّد الباحثون في منصة الأبحاث غرين إنرجي بارك أن هذه الدراسة توضح أهمية استخدام إستراتيجيات تنظيف جديدة، مثل الطلاء المضاد في المناطق الجافة لتحسين أداء الأنظمة الكهروضوئية.

وأضافت أن هذا قد يكون مفيدًا للمستثمرين والباحثين والمهندسين المهتمين بتكنولوجيا الخلايا الكهروضوئية المتصلة بالشبكة وتقنيات التنظيف الذاتي.

موضوعات متعلقة..

• تنظيف ألواح الطاقة الشمسية من الغبار.. تقنية جديدة لإنقاذ توليد الكهرباء
• تقنية جديدة لإنقاذ الألواح الشمسية من تعشيش الطيور والحرائق
• أحدث 6 روبوتات لتنظيف الألواح الشمسية (فيديو)

اقرأ أيضًا..

• أمين عام أوبك: نأمل في تهدئة سوق النفط.. والدور الإيراني مهم
• لماذا تتباين أسعار الغاز الطبيعي عالميًا خلافًا للنفط؟.. صندوق النقد يوضح (تقرير)
• صناعة الطاقة الشمسية في الصين تواجه الإفلاس.. والقطاع العالمي يحبس أنفاسه