Das selbstreinigende NOMADD-System [Bildquelle : NOMADD Desert Solar ]
Stellen Sie sich eine Umgebung vor, die täglich von Temperaturen von 50 ° C versengt wird und nachts auf 40 ° C abfällt, mit starken Windgeschwindigkeiten und dickem Staub, die das Atmen erschweren. Solche Bedingungen sind natürlich in Wüsten rund um das Meer normalWelt. Wüsten sind jedoch aufgrund ihrer hohen Sonneneinstrahlung ein perfekter Ort für die Erzeugung von Sonnenenergie, dh mit Ausnahme eines Hauptproblems - Staub.
Nach Angaben des Unternehmens der Vereinigten Arabischen Emirate VAE NOMADD Wüstensolar Die Ansammlung von Sand und Staub ist eine der größten technischen Herausforderungen für in der Wüste gebaute Solarstromanlagen. Sie führt zu einem täglichen Basisertragsverlust von 0-4 bis 0,8 Prozent, und Energieertragsverluste von 60 Prozent werden häufig gemeldetwährend und nach Sandstürmen. Wenn sie länger als einen Tag in situ belassen werden, haften Staubpartikel an den Platten.
Bisher stützten sich Staubreinigungsvorgänge auf eine Vielzahl von Ansätzen, die alle unbefriedigend waren. Dazu gehörten menschliche Arbeit, die teuer und unzuverlässig ist, Reinigung mit Wasser, die in Bereichen mit hohem Wasserstress verschwenderisch ist, komplex undempfindliche Geräte, die unter rauen Bedingungen zum Ausfall neigen, und Reinigungszyklen von 7 bis 14 Tagen, die die Leistungsverluste aufgrund der Anfälligkeit für anhaftenden Staub und Staubstürme erhöhen. Diese Ansätze verursachen tendenziell hohe Betriebskosten und hängen von volatilen menschlichen Arbeitsmärkten ab.
Rauhe Bedingungen stellen das Scheitern manueller Reinigungsvorgänge sicher, aus dem einfachen Grund, dass es in vielen Wüstenumgebungen tagsüber oder nachts nicht möglich ist, über einen längeren Zeitraum physisch zu funktionieren. Wasser ist nicht immer verfügbar und es kann sein, dass Vorräte vorhanden sindanfällig für Unterbrechungen oder steigende Kosten.
Ein Wüstensolarpanel-Reinigungsvorgang muss daher bestimmte Kriterien erfüllen. Beispielsweise muss er in der Lage sein, das gesamte Array mit einer Geschwindigkeit zu reinigen, normalerweise in weniger als einem Tag, unabhängig davon, wie groß das Array ist. Dies erfordert Automatisierung und EntfernungAlle Probleme, die mit manuellen Arbeitskräften verbunden sind. Die Lösung muss in der Lage sein, Staub zu entfernen, ohne Wasser zu verwenden, aber ohne die Oberfläche der Paneele zu zerkratzen. Sie muss auch lokal bezogen, einfach und belastbar sein.
Für eine Weile, in den Jahren 2013 und 2014, ein Forscherteam bei Boston University BU arbeiteten an einem selbstreinigenden Gerät, das als transparentes elektrodynamisches System EDS bezeichnet wird und möglicherweise in ein Solarpanel-Array eingebaut, in die Panels selbst eingebettet oder über eine Siebdruckfolie auf Paneloberflächen aufgebracht werden kann. Das Gerät arbeitet mitEine kleine elektrische Ladung, die von den Paneelen selbst erzeugt wird, um Staubpartikel von den Paneeloberflächen zu entfernen. Bisherige Tests haben gezeigt, dass das Gerät 90 Prozent der Sand- und Staubpartikel entfernen kann, die sich auf den Paneeloberflächen ablagern.
Der leitende Forscher Professor Malay Mazumder entwickelte die Idee am Beispiel der menschlichen Lunge mit selbstreinigenden Haaren, die Staub aus den Atemwegen entfernen. Mazumber glaubte, diese Idee auf andere Systeme anwenden zu können.
Die Idee erregte 2003 die Aufmerksamkeit der NASA. Sie suchten nach einem System, mit dem Geräte bei zukünftigen Mars-Missionen von kosmischem Staub befreit werden können, und überreichten Mazumder ein dreijähriges Stipendium in Höhe von 750.000 USD, um das Projekt weiterzuentwickeln. Weitere Mittel kamen von BU Büro für Technologieentwicklung was ihm 50.000 US-Dollar einbrachte Zündpreis Finanzierung als vorübergehende Maßnahme. Eine Präsentation an die American Chemical Society Konferenz in Boston im Jahr 2010 führte zu Artikeln in der New York Times und die Täglicher Telegraph . Mazumder wurde dann von Abengoa Solar kontaktiert, einem Unternehmen, das sich auf Solar-PV und konzentrierte Solarenergie CSP spezialisiert hat und im Solana-Kraftwerk in Gila Bend in Arizona und im Mojave-Solarprojekt in Barstow, Kalifornien, tätig istist derzeit bekannt, das Gerät befindet sich noch in der Entwicklung.
Eine weitere Option wurde von Seamus Curran entwickelt, einem außerordentlichen Professor für Physik an der Universität von Houston und Direktor der Institut für NanoEnergie spezialisiert auf Design, Engineering und Montage von Nanostrukturen. Curran und sein Nanophysik-Team haben auch a Selbstreinigungssystem bestehend aus einem nanohydrophoben Material, das die Platte beschichtet, die Ansammlung von Staub verhindert sowie vor Wasserflecken und Witterungseinflüssen schützt. Die Beschichtung bildet eine Barriere, die verhindert, dass Wasser an der Oberfläche haftet - sie rollt stattdessen von der Oberfläche abStaub und Schmutz mit sich führen.
Die Beschichtung wurde am FOCAS Institute, einem Teil des Dublin Institute for Technology in Irland, getestet und funktioniert in Meeresklima sowie in Umgebungen mit hohem Staubgehalt.
Ein anderer Ansatz ist der des 20-Morgen Ketura Sun Solaranlage in der israelischen Wüste Negev, betrieben von der Siemens AG und Arava Power. Hierbei wird eine Flotte von 100 Ecoppia E4-Robotern verwendet, die auf einem Rahmen montiert sind, der sich seitlich entlang der Plattenoberflächen bewegt, während sich die Roboter während des Reinigungsvorgangs auf und ab bewegenrotierende Bürsten zum Reinigen der Paneele, wobei jede Bürste weiche Mikrofasern aufweist, um Kratzer zu vermeiden. Außerdem sind eigene Mini-Solarmodule eingebaut, um den für den Reinigungsprozess benötigten Strom selbst zu erzeugen, anstatt ihn aus der Solaranlage zu ziehen.Laut Ecoppia können mit diesem Ansatz 99 Prozent der Staubansammlungen entfernt werden, ohne dass kostbare Wasserversorgung erforderlich ist.
Torresol Energy HECTOR-Roboter im Werk Gemasolar, Sevilla, Spanien [Bildquelle : Torresol Energy Video ]
Ein ähnlicher Ansatz wird vom NOMADD-Reinigungssystem und dem Gemasolar-Werk von Torresol Energy in der Nähe von Sevilla, Spanien, verfolgt. Das NOMADD-System wurde von NOMAD Desert Solar an der King Abdullah Universität für Wissenschaft und Technologie KAUST in der Nähe von Jeddah entworfen, entwickelt und getestet, Saudi in Saudi-Arabien.
NOMADD NO-water Mechanical Automated Dusting Device ist relativ kostengünstig und für den Einsatz in der Region Naher Osten und Nordafrika MENA konzipiert. Im Gegensatz zum Torresol Energy-Ansatz, bei dem eine geringe Menge Wasser von seinem HECTOR verwendet wirdRoboter ist das NOMADD-System völlig wasserfrei.
Gegenwärtig scheinen diese beiden Ansätze, Roboter und elektrostatische Aufladungen, die beiden vielversprechendsten Wege zur Selbstreinigung von Solarstromanlagen in der Wüste zu sein, aber die Technologie entwickelt sich ständig weiter und mehrere Projekte befinden sich noch in der Entwicklung.
Das bedeutet, dass es in naher Zukunft noch innovativere Lösungen geben könnte.