Antyoblodzeniowa powłoka pozwoli pozbyć się śniegu z paneli PV w trakcie silnych mrozów

Bardzo duże nagromadzenie śniegu i lodu na modułach fotowoltaicznych zainstalowanych w szczególności w północnych szerokościach geograficznych (np. Alaska) może powodować znaczne straty w produkcji energii elektrycznej w okresie zimowym. Amerykańscy naukowcy opracowali powłokę, która pomaga zrzucić śnieg i lód nawet w temperaturach do -35 stopni Celsjusza.

Zdjęcie autora: Redakcja GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia

Naukowcy z USA opracowali system powłok, który - jak twierdzą - skutecznie umożliwia powtarzalne, pasywne zrzucanie śniegu i lodu z powierzchni dużych elektrowni fotowoltaicznych działających na skalę przemysłową w szerokim zakresie temperatur poniżej zera - aż do -35 stopni Celsjusza. Długo zalegający śnieg na panelach może w znaczny sposób ograniczyć działanie paneli, ale także efektywność ich działania jak i samej inwestycji. Nie ma problemu, jeśli temperatura w zimę nie jest na bardzo dużym minusie i zza chmur pojawia się Słońce – w ten sposób śnieg po jakimś czasie sam zsuwa się z paneli, co widać w szczególności w zimę w przypadku mikroinstalacji PV w Polsce. Co jednak z instalacjami, które montowane są  w warunkach przypominających te np. na Alasce, gdzie śnieg sypie codzienne, są silne mrozy, a słonecznych dni w zimę jest na lekarstwo?

Nad tą kwestią pochylili się naukowcy z Uniwersytety w Michigan. Jak czytamy w artykule „Facilitating Large-Scale Snow Shedding from In-Field Solar Arrays using Icephobic Surfaces with Low-Interfacial Toughness”, w zależności od warunków środowiskowych, śnieg może mieć szeroki zakres właściwości fizycznych, od suchego śniegu do lodu. Ta zmienność morfologii tego opadu sprawiła, że opracowanie pasywnej powierzchni zrzucającej śnieg i lód o szerokim spektrum działania stało się wyzwaniem.

Naukowcy opracowali powłokę antyoblodzeniową, która ma skutecznie topić lód i śnieg w temperaturach do -35 stopni Celsjusza. Została ona wytworzona przy użyciu roztworu średniołańcuchowego oleju trójglicerydowego (MCT) w plastyfikacji dwóch popularnych polimerów przemysłowych - polichlorków winylu (MC2 i MC6). Powłoka termolastyczna została przetestowana w zakładzie pilotażowym na Alasce. Skład powłok został przedstawioy poniżej w tabeli:

- Po przeprowadzeniu dodatkowych testów, nasza technologia może być natychmiast zastosowana w rzeczywistych instalacjach słonecznych - powiedział w rozmowie z PV Magazine Anish Tuteja, współautor badania. Dodał, że grupa naukowców planuje wkrótce przeprowadzić bardziej rozszerzone eksperymenty, w których powłoka będzie testowana przez kilka lat na zewnętrznych panelach słonecznych.

Oba rozwiązania zostały przetestowane na 72-komórkowych modułach o wymiarach 2x1m zamontowanych w elektrowni PV obsługiwanej przez przedsiębiorstwo użyteczności publicznej w Fairbanks (Alaska) podczas zimy 2019 i 2020 roku. Kąt nachylenia instalacji został ustawiony na 45 stopni, aby ułatwić zrzucanie śniegu, a wszystkie 16 modułów użytych do eksperymentu było wyposażonych w mikroinwertery. Powłoki zostały zamontowane na szkle (powierzchni modułów) oraz na ramie strukturalnej.

Panele zostały zainstalowane w orientacji poziomej, w układzie cztery moduły w kolumnie, a każda z nich zawiera panele z powłoką była oddzielona kolumną zawierającą panele bez powłoki. Dane dotyczące zrzucania śniegu były zbierane przez kamerę klasy badawczej.

W ciągu kilku minut, zarówno kolumny MC2 jak i MC6 wykazały przyspieszone zrzucanie śniegu, w stosunku do niepowlekanej kolumny kontrolnej, z pokrywą śnieżną zredukowaną o około 61 proc. i około 32  proc. Natomiast panele bez powłoki pozostały całkowicie pokryte śniegiem i lodem podczas okresu testowego i nie były w stanie wyprodukować energii elektrycznej. Usuwanie śniegu spowodowane przez wiatr było minimalne podczas testów, ponieważ zarejestrowano wiatry o bardzo ograniczonej prędkości.

Zdjęcie: onlinelibrary.wiley.com

Opracowanie systemu antyoblodzeniowego jest łatwo skalowalne i może być szeroko stosowane przez przemysł energetyki słonecznej w obszarach, w których występuje utrzymujący się śnieg. Inne zastosowania obejmują samochodowe szyby przednie, osłony LIDAR dla pojazdów autonomicznych oraz czujniki optyczne w zimnym klimacie.

Naukowcy podkreślili, że technologia powlekania jest w stanie zrzucić różnego rodzaju pokrywy śniegu i lodu i może być również stosowana w fotowoltaice zintegrowanej z budynkami. Koszty produkcji mają być dość niskie - mniej niż 1 dolar na metr kwadratowy.

Źródło: onlinelibrary.wiley.com, PV-Magazine,

Zobacz również