Un equipo de investigación europeo investigó el impacto de la contaminación por arena y polvo en los módulos fotovoltaicos de Omán. Recolectaron 60 muestras en diferentes estaciones, meses y ángulos de inclinación.
Científicos del Imperial College London y del Instituto Tecnológico de Karlsruhe investigaron los efectos de la contaminación por arena y polvo en las superficies de vidrio de los módulos solares en Omán. La mitad de Omán es desierto.
Estudiaron el impacto de la contaminación por arena y polvo en el rendimiento óptico y eléctrico de los paneles fotovoltaicos. El coautor del estudio, Christos Markides, dijo a los periodistas: "También hemos realizado un análisis económico de la contaminación por polvo, pero aún no se ha publicado. Los resultados muestran que las pérdidas económicas dependen en gran medida de la ubicación específica".
El estudio se basó en 60 muestras recogidas en una estación de tratamiento de aguas residuales en Mascate, la capital de Omán.
El documento afirma: "Estimar la generación de energía de las instalaciones fotovoltaicas reales sigue siendo un desafío ya que las pérdidas por contaminación del polvo pueden estar sobreestimadas o subestimadas. Las pérdidas por contaminación del polvo dependen en gran medida del tamaño de las partículas, la forma y los espectros asociados, lo que puede tener un impacto significativo en el rendimiento de las instalaciones fotovoltaicas. paneles. En este artículo presentamos los resultados de una extensa campaña de pruebas experimentales en exteriores contra la contaminación por arena y polvo, aplicando técnicas de caracterización detalladas teniendo en cuenta las pérdidas resultantes".
En el artículo "Caracterización del ensuciamiento de la superficie del vidrio y su impacto en el rendimiento óptico y solar fotovoltaico", publicado recientemente en la revista Renewable Energy, Markides y sus colegas explican que las muestras de prueba fueron producidas por piezas de prueba de vidrio hechas de hierro. En la industria solar, estos cupones se utilizan a menudo para encapsular la capa superior de módulos fotovoltaicos. Recolectaron muestras de vidrio al final de cada mes en 2021, distinguiendo entre temporada de lluvias y temporada seca. Durante cada período de recolección, los investigadores recogieron cuatro muestras en ángulos de inclinación de 0, 23, 45 y 90 grados.
Luego enviaron las muestras a Londres para realizar pruebas de transmitancia de luz. El análisis muestra que la transmitancia relativa de las muestras horizontales disminuye un 65% en la temporada de lluvias, un 68% en la temporada seca y un 64% durante todo el año.
El equipo de investigación añadió: "En comparación, la transmitancia relativa de la pieza de prueba vertical disminuyó en un 34%, 19% y 31% respectivamente. El promedio de la pieza de prueba húmeda, la pieza de prueba seca y la pieza de prueba de un año en tres inclinaciones diferentes ángulos La transmitancia relativa se reduce en un 44%, 49% y 42% respectivamente."
Basándose en estos resultados, los investigadores calcularon las pérdidas de energía esperadas de los módulos fotovoltaicos monocristalinos en condiciones de prueba estándar, es decir, una intensidad de radiación de 1000 W/m2 y una temperatura de 25 grados Celsius.
Agregaron: "Las disminuciones relativas de transmitancia medidas utilizando muestras horizontales de la estación húmeda, la estación seca y durante todo el año corresponden al 67%, 70% y 66% de las disminuciones relativas previstas en la generación de energía, respectivamente. Estimadas en un ángulo de inclinación local de 23 grados, mensualmente La pérdida relativa de transmitancia es de aproximadamente el 30%, lo que resulta en una disminución de aproximadamente el 30% en la potencia fotovoltaica relativa equivalente en el sitio de estudio cada mes".
Luego, los científicos utilizaron microscopía electrónica y de rayos X para analizar las características de las partículas del suelo. Como todas las muestras de vidrio se tomaron del mismo lugar, los científicos supusieron que la suciedad tenía exactamente las mismas características materiales. Por lo tanto, sólo analizaron muestras de vidrio horizontales durante las estaciones húmedas y secas y durante todo el año.
Destacaron: "Los resultados de la difracción de rayos X (XRD) muestran que las piezas de prueba de contaminación de arena y polvo durante todo el año contienen una variedad de minerales, como sílice, carbonato de calcio, carbonato de calcio y magnesio, dióxido de titanio, carburo de hierro y silicato de aluminio. Distribución de elementos La figura destaca los compuestos reportados por el análisis XRD. El elemento más dominante es el silicio (Si), los elementos restantes incluyen carbono (C), oxígeno (O), sodio (Na), magnesio (Mg), aluminio (Al), calcio (Ca) y hierro (Fe)".
Los investigadores también encontraron que las muestras de la estación seca tenían más partículas PM10 que las muestras de la estación lluviosa. Las PM10 son partículas inhalables de menos de 10 micrones de diámetro. "El estudio también demuestra que las lluvias periódicas pueden eliminar de forma natural las partículas grandes acumuladas, pero no las pequeñas", explican en el artículo.