El polvo atmosférico es uno de los factores clave que afectan la eficiencia de la generación de energía solar. La contaminación por polvo reducirá en gran medida la generación de energía de las plantas de energía fotovoltaica, que se estima en al menos un 5% por año. Si se espera que la capacidad instalada global alcance alrededor de 500GW en 2020, la generación anual de energía se reducirá debido al polvo. La pérdida económica causada por el volumen será tan alta como 5 mil millones de dólares estadounidenses. A medida que la base instalada de centrales eléctricas continúe creciendo, esta pérdida se volverá más grave: cuando la capacidad instalada global sea de aproximadamente 1400 GW en 2030, se espera que la pérdida económica causada por el polvo sea tan alta como 13 mil millones de dólares estadounidenses.
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efecto temperatura
En la actualidad, las centrales fotovoltaicas utilizan principalmente módulos de células solares a base de silicio, que son muy sensibles a la temperatura. Con la acumulación de polvo en la superficie de los módulos, la resistencia a la transferencia de calor de los módulos fotovoltaicos aumenta, y se convierten en la capa de aislamiento térmico en los módulos fotovoltaicos, afectando su disipación de calor. . Los estudios han demostrado que la temperatura de la célula solar aumenta en 1 ° C, y la potencia de salida disminuye en aproximadamente un 0,5%. Además, cuando el módulo de la batería se expone a la luz solar durante mucho tiempo, la parte cubierta se calienta mucho más rápido que la parte descubierta, lo que resulta en manchas oscuras quemadas cuando la temperatura es demasiado alta. En condiciones normales de iluminación, la parte sombreada del panel cambiará de una unidad de generación de energía a una unidad de consumo de energía, y la célula fotovoltaica sombreada se convertirá en una resistencia de carga que no genera electricidad, consumiendo la energía generada por la batería conectada, es decir, generando calor, que es el efecto de punto caliente. Este proceso agravará el envejecimiento del panel de la batería, reducirá la salida y hará que los componentes se quemen en casos graves.
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efecto de oclusión
El polvo se adhiere a la superficie del panel de la batería, que bloqueará, absorberá y reflejará la luz, el más importante de los cuales es el bloqueo de la luz. El efecto de reflexión, absorción y sombreado de las partículas de polvo sobre la luz afecta a la absorción de luz por los paneles fotovoltaicos, afectando así a la eficiencia de la generación de energía fotovoltaica. El polvo depositado en la superficie receptora de luz de los componentes del panel reducirá en primer lugar la transmitancia de luz de la superficie del panel; en segundo lugar, el ángulo incidente de algo de luz cambiará, haciendo que la luz se extienda de manera desigual en la cubierta de vidrio. Los estudios han demostrado que en las mismas condiciones, la potencia de salida de los componentes del panel limpio es al menos un 5% mayor que la de los módulos de ensuciamiento, y cuanto mayor sea la cantidad de incrustación, mayor será la disminución en el rendimiento de salida del módulo.
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Efectos de la corrosión
La superficie de los paneles fotovoltaicos está hecha principalmente de vidrio, y los componentes principales del vidrio son sílice y piedra caliza. Cuando el polvo ácido o alcalino húmedo se adhiere a la superficie de la cubierta de vidrio, los componentes de la cubierta de vidrio pueden reaccionar con ácido o álcali. A medida que aumenta el tiempo del vidrio en un ambiente ácido o alcalino, la superficie del vidrio se erosionará lentamente, lo que dará como resultado la formación de hoyos y hoyos en la superficie, lo que resultará en una reflexión difusa de la luz en la superficie de la placa de cubierta y se destruirá la uniformidad de propagación en el vidrio. , cuanto más áspera sea la placa de cubierta del módulo fotovoltaico, menor será la energía de la luz refractada y disminuirá la energía real que llega a la superficie de la célula fotovoltaica, lo que resulta en una disminución en la generación de energía de la célula fotovoltaica. Y las superficies ásperas y pegajosas con residuos adhesivos tienden a acumular más polvo que las superficies más lisas. Además, el polvo en sí también atraerá el polvo. Una vez que el polvo inicial existe, conducirá a una mayor acumulación de polvo y acelerará la atenuación de la generación de energía de células fotovoltaicas.
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Análisis teórico de la limpieza del polvo
La superficie de vidrio de los módulos fotovoltaicos colocados al aire libre puede atrapar y acumular partículas de polvo, formando una cubierta de polvo que bloquea la entrada de luz en las células. La gravedad, las fuerzas de van der Waals y las fuerzas de campo electrostática contribuyen a la acumulación de polvo. Las partículas de polvo no solo interactúan fuertemente con la superficie de vidrio fotovoltaico, sino que también interactúan entre sí. Limpiar el polvo es eliminar el polvo de la superficie del panel. Para eliminar el polvo en la superficie de la placa de la batería, es necesario superar la adhesión entre el polvo y la placa de la batería. El polvo en la placa de la batería tiene un cierto grosor. Al limpiarlo, se puede aplicar una carga paralela, una carga en un cierto ángulo (o vertical) a la placa de la batería, o un par giratorio a la capa de polvo para destruir la adhesión entre el polvo y la placa de la batería. Efecto aditivo, eliminando así el polvo.
q: la carga paralela a la placa de la batería; F: la carga en un cierto ángulo o perpendicular a la placa de la batería; M: el momento de rotación aplicado a la capa de polvo
Para la eliminación de partículas de polvo, es necesario superar la fuerza de adhesión tangencial y la fuerza de adhesión normal de las partículas de polvo. La fuerza de adhesión normal es la fuerza de adhesión entre las partículas de polvo y la placa de la batería, y la fuerza de adhesión tangencial es relativamente pequeña y generalmente se puede ignorar. . Si el polvo se elimina de la dirección vertical, solo es necesario superar la fuerza de adhesión normal, como la limpieza con agua, el proceso de humectación de las partículas de polvo, principalmente para superar la fuerza de adhesión normal. Cuando se limpia el agua, la distancia intermolecular aumenta principalmente, lo que reduce la atracción de van der Waals y produce flotabilidad, y supera la fuerza de van der Waals y la gravedad de la fuerza de adhesión de las partículas de polvo. La adición de un surfactante al agua hace que el efecto sea más pronunciado, y también genera una fuerte fuerza electrostática que elimina el polvo de los paneles. La fuerza de adhesión tangencial también debe superarse cuando las partículas de polvo se mueven en relación con la placa de la batería.