Jak czyścić fotowoltaikę bez wykorzystania wody? 

Wyczyszczenie 500 paneli słonecznych może kosztować około złotówki i nie marnować żadnej wody. Obecnie nad technologią, która to umożliwia – czyli nad tak zwanym ekranem elektrodynamicznym (EDS – ang. electrodynamic screen) pracują trzy firmy. Mają już na swoim koncie pierwsze sukcesy i zamówienia na duże instalacje. Jak działa EDS i w jakich instalacjach może się przydać? 

Gdzie zabrudzona PV naprawdę jest problemem?

Fotowoltaika ma spory potencjał produkcyjny w rejonach półpustynnych i pustynnych – natężenie promieniowania słonecznego jest tam duże i przewidywalne – rzadko padają deszcze, rzadko promieniowanie jest blokowane przez chmury. Niestety, w takich miejscach często występują burze piaskowe, które nanoszą na fotowoltaikę warstwę pyłu. Jeśli nie zostanie ona zdjęta – wydajność paneli będzie szybko spadać. 

Można czyścić je tradycyjnie – wodą pod ciśnieniem. Zużywanie dużej ilości wody w rejonach pustynnych, nie wydaje się optymalnym pomysłem. Wiąże się również z koniecznością zatrudnienia i wytrenowania personelu, który będzie regularnie przeprowadzał czyszczenie instalacji. Alternatywą jest wykorzystanie urządzeń mechanicznych – jednak ta technologia nie osiągnęła jeszcze dojrzałości i nie jest opłacalnym rozwiązaniem na dużą skalę, a raczej ciekawostką.

Rozwiązaniem może być ekran elektrodynamiczny. Ma on postać przezroczystej folii, nakładanej na powierzchnię panelu, która usuwa kurz i pył, nie wykorzystując żadnej wody, nie wymagając ludzkiej pracy, i wykorzystując minimalną ilość energii elektrycznej. Naukowcy rozwijający projekt podają, że jednokrotne wyczyszczenie z pyłu jednego metra kwadratowego powierzchni panelu wymaga dostarczenia około jednej watogodziny energii elektrycznej. Oznacza to, że 500 paneli słonecznych można oczyścić dzięki zaledwie 1 kWh energii elektrycznej. To mniej więcej tyle energii, ile pobiera pralka w ciągu jednego cyklu prania. 500 paneli słonecznych ma moc około 200 kW, czyli w ciągu dwóch minut (mniej więcej tyle czasu dziennie ma działać system EDS) może wyprodukować nawet 6,5 kWh energii elektrycznej. Wygląda więc na to, że pobór energii na potrzeby czyszczenia paneli naprawdę jest niewielki. 

Jak to działa?

Zasada działania polega na ładowaniu cząsteczek zanieczyszczeń, które pokrywają ekran. Następnie naładowane drobinki zostają zamiecione przez falę elektromagnetyczną wytwarzaną przez ekran. Oprócz wymienionych wcześniej zalet można wspomnieć o jeszcze jednej – ekrany nie mają części ruchomych, które mogą łatwo ulegać awarii.

EDS składa się z rzędów elektrod nadrukowanych na cienkim, elastycznym szkle lub folii PET. Elektrody mogą być przezroczyste (np. jeśli chcemy pokryć folią panel fotowoltaiczny) lub odblaskowe (z pomocą EDS oczyszczać można również lustra służące do skupiania promieni słonecznych – wtedy przydadzą się odblaskowe elektrody). Działanie ekranu wymaga również instalacji zespołu zasilającego, który ma postać niewielkiego pudełka – łatwo można schować je pod panelem. Gotowy ekran EDS jest elastyczny – nadaje się więc zarówno do pokrycia płaskich paneli słonecznych, jak i wygiętych powierzchni – na przykład luster parabolicznych. Folia EDS ma mieć również dobrą przepuszczalność optyczną – naklejenie jej na panel słoneczny ma nie wpływać w znaczny sposób na jego wydajność. 

Co dalej?

Firmy, które zajmują się tą technologią, pracują obecnie nad zmniejszeniem kosztów produkcji, aby technologię można było w łatwy sposób zastosować zarówno na mniejszych, jak i większych instalacjach. Technologia ma być bowiem skalowalna i łatwa do zastosowania na różnych instalacjach. Oczywiście kluczowy jest aspekty ekonomiczny – nawet najlepsza technologia nie odniesie sukcesu, jeśli będzie generowała duże koszty. W przypadku czyszczenia paneli PV chodzi o skuteczność, bezawaryjność, prostotę i niską cenę. 

Źródło: pv-magazine, Dust settles, we don’t: The electrodynamic screen – A self-cleaning technology for concentrated solar power mirrors and photovoltaic panels. A. R. Bernard i in., Department of Electrical and Computer Engineering, Boston University, Boston, Massachusetts 02215, USA