211service.com
Självrengörande solpaneler
En av de bästa platserna att sätta en solpanel på är i öknen, där det är soligt. Men öknar är också dammiga, vilket innebär att panelerna måste tvättas ofta så att dammet inte hindrar dem från att fånga solljus. Ny teknik kan ge en lösning – genom att låta solpaneler rengöra sig själva.
Ökenstorm: Dammmoln som det här i Persiska viken kan minska solenergiproduktionen om damm samlas på panelerna. Ny teknik som rensar bort damm kan hjälpa.
Tekniken utvecklades för framtida roveruppdrag till Mars, men den skulle kunna fungera här på jorden för att hålla solpaneler i drift med högsta kapacitet. Den använder elektrostatisk laddning för att stöta bort damm och tvinga det till kanterna på panelerna. Det kan ta bort 90 procent av dammet på en solpanel på en två minuters cykel, säger Malajiska Mazumder , en forskningsprofessor vid Boston University som ledde arbetet. Tekniken beskrevs i veckan vid American Chemical Society-möte i Boston.
Damm som samlas på solpaneler och blockerar ljuset kan förlama rovers på månen eller Mars. Spirit och Opportunity Mars rovers varade längre än väntat eftersom enstaka vindbyar har rensat bort deras paneler. Men vi kanske inte har tur hela tiden, säger Rao Surampudi, en projektövervakare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory. Mars Pathfinder-roveruppdraget på 1990-talet gynnades faktiskt inte av sådana vindar.
Damm har också fördunklat solenergianläggningar på jorden. Till exempel har dammstormar minskat energiproduktionen med 40 procent vid ett stort solkraftverk på 10 megawatt i Förenade Arabemiraten. Att tvätta panelerna kan vara tidskrävande eller kräva kostsam automatisering – och det krävs mycket vatten, en värdefull resurs i öknen. Med denna nya teknik kan solpaneler rengöras automatiskt utan vatten eller arbete, säger Mazumder.
Systemet utnyttjar det faktum att de flesta dammpartiklar, särskilt i torra miljöer, har en elektrisk laddning. Ett transparent elektrodmaterial såsom indiumtennoxid levererar en växelström till panelens övre yta. När den pendlar mellan att vara positivt och negativt laddad, skapar den ett elektriskt fält som stöter bort positivt och negativt laddade partiklar. Det elektriska fältet hjälper också till att ge en laddning till oladdade dammpartiklar, vilket gör att de snabbt kan stötas bort när de kommer i kontakt med panelen. Forskarna har designat systemet så att det elektriska fältet arbetar sig från ena sidan av solpanelen till den andra och gradvis flyttar dammet tills det faller av.
Systemet använder inte mycket energi – den elektriska strömmen är liten och vanligtvis behöver den bara vara på mellan två och fem minuter om dagen, säger Mazumder. Systemet kan inkludera en sensor för att avgöra när panelen behöver rengöras. Tekniken fungerar inte om dammet blir blött och lerigt, så det bör utlösas för att ta bort damm innan det regnar, säger Mazumder.
Mazumders teknologi är en av två metoder som NASA har finansierat för att rengöra solpaneler. Den andra vibrerar hela panelen för att skaka loss damm. Det är fortfarande inte klart vilket som kommer att visa sig vara mer praktiskt för rymduppdrag, säger Surampudi, som övervakade forskningen om båda dammrensningsteknikerna. Att använda vibrationer är enklare och kräver färre modifieringar av solpanelen, säger han. Men det tar inte bort fina partiklar lika bra som det elektriska fältet. För markbaserade applikationer kommer Mazumders teknologi att behöva konkurrera med andra potentiella metoder för att rensa bort solceller utan att använda vatten, som att blåsa luft på dem eller lägga till ett nonstick-lager.
Den elektriska fälttekniken kan visa sig vara enkel att producera, säger Mazumder, eftersom många solcellstillverkare redan har utrustning för att deponera transparenta elektroder, som skulle generera de elektriska fälten, på paneler. Han säger att nästa steg är att avgöra om det kommer att vara möjligt att uppfylla forskarnas mål att hålla tillverkningskostnaderna under cirka 1 procent av den totala kostnaden för solpanelen. Men värdet på systemet kommer att bero på hur dammiga solpaneler blir på olika platser. Konventionell tvättning med vatten, till exempel, fungerar tillräckligt bra för en stor samling solpanelsystem på taket som drivs av södra Kalifornien Edison, säger verktyget.