Wydajność systemów fotowoltaicznych jest ściśle powiązana z temperaturą pracy modułów oraz ich czystością. Wraz ze wzrostem temperatury ogniwa sprawność modułu maleje. Również gromadzący się na panelach brud i kurz może prowadzić do istotnych strat energii. 

Najnowsze badania niemieckich naukowców wskazują, że rozwiązaniem tego problemu mogą być systemy aktywnego chłodzenia wodnego, które pełnią podwójną rolę: obniżają temperaturę paneli oraz usuwają zanieczyszczenia – kurz, a nawet zalegający śnieg.

Innowacyjne czyszczenie i chłodzenie instalacji

Pływające systemy fotowoltaiczne (FPV) stanowią coraz ważniejszy segment w sektorze pozyskiwania energii ze słońca. Dzięki umieszczeniu instalacji na platformach unoszących się na powierzchni zbiorników wodnych, takich jak jeziora czy stawy pożwirowe możliwe jest uzyskanie nawet o 15% wyższą efektywność produkcji energii. Do głównych zalet umieszczania paneli na wodzie należą:

• możliwość taniego chłodzenia paneli,
• ograniczenie wykorzystania terenów lądowych,
• ograniczanie parowania wody.

Badacze z University of Applied Sciences FH Aachen, jednej z największych uczelni technicznych w Niemczech, opracowali dynamiczny model chłodzenia natryskowego, który przetestowano w instalacji o mocy 750 kW. System ten, oparty na prostym mechanizmie zraszaczy, nie tylko obniża temperaturę modułów nawet o 42% w momentach szczytowych, ale również pełni ważną rolę w procesie czyszczenia powierzchni paneli. 

Grunty w energetyce słonecznej. Ile powierzchni jest potrzebne do osiągnięcia zerowej emisji netto?

Koszty a wydajność technologii natryskowych

W artykule „Dynamiczne modelowanie chłodzenia natryskowego dla pływających ogniw fotowoltaicznych z zastosowaniem w różnych klimatach” opublikowanym w czasopiśmie naukowym Science Direct wskazują oni, że badany model poprawia wydajność energetyczną o 1,9% do 3,8%. Najwyższe zyski odnotowano w regionach o wysokim nasłonecznieniu. Co istotne, zwiększenie wydajności uwzględnia również energię zużywaną przez pompy natryskowe. Odgrywają one także istotną rolę w aktywnej ochronie paneli przed osadami, które w środowisku wodnym szczególnie szybko osadzają się na powierzchni instalacji. Badany system był w pełni zautomatyzowany – czujniki uruchamiały przepływ wody, gdy temperatura otoczenia przekracza 25°C.

Chociaż koszty takich instalacji są obecnie wysokie (ponad 200 tys. euro/MW), to przewiduje się znaczący spadek w najbliższych latach. Alternatywą dla systemów natryskowych mogą być metody pasywne, takie jak chłodzenie przewodzące z materiałami zmiennofazowymi lub montowanie paneli na specjalnych pływających membranach, co zapewnia bezpośredni kontakt z wodą i naturalne obniżenie temperatury bez dodatkowego zużycia energii.

Jak dbać o mikroinstalacje PV na dachach i gruncie?

W przypadku mikroinstalacji fotowoltaicznych montowanych na dachach lub wolnostojących problem zabrudzeń i spadku efektywności wynikającego z ich nagromadzenia lub zbyt wysokiej temperatury również występuje. Instalacja systemów chłodzących jest obecnie zbyt kosztowna (nie należy spryskiwać paneli myjkami ciśnieniowymi, bo może to doprowadzić do mikrouszkodzeń). 

Nawet niewielka warstwa pyłu może obniżyć produkcję energii o kilka procent. Odpowiednie nachylenie paneli powinno zapewnić samoistne mycie paneli z zabrudzeń, jednak w okresach bezdeszczowych warto kontrolować ich stan i w razie konieczności wezwać specjalistów lub szczegółowo zapoznać się z procedurą bezpiecznego mycia instalacji PV.

Zobacz też: Ptaki pod panelami fotowoltaicznymi. Jak chronić instalację PV bez szkody dla przyrody?

Źródła: Science Direct, PV Magazine, AGH 

Fot. Canva (KORN V.)

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.