صناعة

الحفاظ على مصفوفات الطاقة الشمسية الصحراوية خالية من الغبار

الحفاظ على مصفوفات الطاقة الشمسية الصحراوية خالية من الغبار



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

نظام التنظيف الذاتي NOMADD [مصدر الصورة: نوماد ديزرت سولار]

تخيل بيئة تحرقها درجات حرارة 50 درجة مئوية كل يوم ، وتنخفض إلى 40 درجة مئوية في الليل ، مع سرعة رياح شديدة وغبار كثيف ، مما يجعل التنفس صعبًا. مثل هذه الظروف ، بطبيعة الحال ، أمر طبيعي في الصحاري حول العالم. ومع ذلك ، فإن الصحارى ، نظرًا لمستوياتها العالية من الإشعاع الشمسي ، تعد موقعًا مثاليًا لتوليد الطاقة الشمسية ، أي باستثناء مشكلة رئيسية واحدة - الغبار.

وفقًا لشركة الإمارات العربية المتحدة (الإمارات العربية المتحدة) NOMADD Desert solar ، يعد تراكم الرمال والغبار أحد أكبر التحديات التقنية التي تواجه مصفوفات الطاقة الشمسية التي تم إنشاؤها في الصحراء. فهي تخلق خسارة أساسية يومية في العائد من 0-4 إلى 0.8 في المائة وخسائر في إنتاج الطاقة بنسبة 60 في المائة يتم الإبلاغ عنها على نطاق واسع أثناء وبعد العواصف الرملية. علاوة على ذلك ، إذا تركت في الموقع لأكثر من يوم ، تلتصق جزيئات الغبار باللوحات.

حتى الآن ، اعتمدت عمليات إزالة الغبار على مجموعة متنوعة من الأساليب ، وكلها غير مرضية. وقد تضمنت هذه الأعمال البشرية ، وهي مكلفة ولا يمكن الاعتماد عليها ؛ التنظيف بالماء ، وهو ما يهدر في المناطق ذات الإجهاد المائي العالي ؛ المعدات المعقدة والحساسة التي تميل إلى الفشل في الظروف القاسية ؛ ودورات تنظيف تتراوح من 7 إلى 14 يومًا ، مما يزيد من خسائر الإنتاج من التعرض للعواصف الترابية والترابية الملتصقة. تميل هذه الأساليب إلى توليد نفقات تشغيلية عالية وتعتمد على أسواق العمل البشرية المتقلبة.

تضمن الظروف القاسية فشل عمليات التنظيف اليدوي ، لسبب بسيط وهو أنه في العديد من البيئات الصحراوية ، من المستحيل القيام بوظائف جسدية لأي فترة طويلة من الوقت أثناء النهار أو الليل. لا تتوفر المياه دائمًا وقد تكون الإمدادات عرضة للانقطاع أو ارتفاع التكاليف.

لذلك يجب أن تفي عملية تنظيف الألواح الشمسية الصحراوية بمعايير معينة. على سبيل المثال ، يجب أن يكون قادرًا على تنظيف المصفوفة بأكملها بسرعة ، عادةً في أقل من يوم ، بغض النظر عن حجم المصفوفة. وهذا يتطلب الأتمتة ، وإزالة جميع المشاكل المرتبطة بالقوى العاملة اليدوية. يجب أن يكون المحلول قادرًا على إزالة الغبار دون استخدام الماء ولكن دون خدش سطح الألواح. كما يجب أن يكون من مصادر محلية وبسيطة ومرنة.

لفترة من الوقت ، في عامي 2013 و 2014 ، كان فريق من الباحثين في جامعة بوسطن (BU) يعمل على جهاز للتنظيف الذاتي يسمى النظام الكهروديناميكي الشفاف (EDS) والذي يمكن دمجه في مجموعة الألواح الشمسية المدمجة في الألواح أنفسهم أو يطبقون على أسطح الألواح عبر فيلم مطبوع بالشاشة الحريرية. يعمل الجهاز باستخدام شحنة كهربائية صغيرة متولدة من الألواح نفسها لرفع جزيئات الغبار عن أسطح الألواح. أظهرت الاختبارات حتى الآن أن الجهاز يمكنه القضاء على 90 في المائة من جزيئات الرمل والغبار المترسبة على أسطح الألواح الشمسية.

طور الباحث الرئيسي البروفيسور ملاي مازومدر الفكرة من مثال رئتي الإنسان ، التي لديها شعر ذاتي التنظيف يزيل الغبار من الجهاز التنفسي. يعتقد Mazumber أنه يمكنه تطبيق هذه الفكرة على أنظمة أخرى.

جذبت الفكرة انتباه وكالة ناسا في عام 2003. كانوا يبحثون عن نظام يمكنه تنظيف معدات الغبار الكوني في بعثات المريخ المستقبلية ، ولذا فقد سلموا مازومدر منحة لمدة ثلاث سنوات بقيمة 750 ألف دولار لتطوير المشروع بشكل أكبر. وصل المزيد من التمويل من مكتب تطوير التكنولوجيا التابع لـ BU والذي منحه جائزة Ignition Award بقيمة 50000 دولار أمريكي كتدبير مؤقت. نتج عن عرض تقديمي تم تقديمه إلى مؤتمر الجمعية الكيميائية الأمريكية في بوسطن عام 2010 مقالات نُشرت في نيويورك تايمز و ال التلغراف اليومي. بعد ذلك تم الاتصال بـ Mazumder من قبل Abengoa Solar ، وهي شركة متخصصة في الطاقة الشمسية الكهروضوئية والطاقة الشمسية المركزة (CSP) مع العمليات في محطة توليد Solana في Gila Bend في ولاية أريزونا ومشروع Mojave للطاقة الشمسية في Barstow ، كاليفورنيا. بقدر ما هو معروف في الوقت الحاضر ، لا يزال الجهاز قيد التطوير.

تم تطوير خيار آخر بواسطة Seamus Curran ، الأستاذ المشارك للفيزياء بجامعة هيوستن ومدير معهد NanoEnergy ، المتخصص في تصميم وهندسة وتجميع الهياكل النانوية. طور كوران وفريقه في الفيزياء النانوية أيضًا نظامًا للتنظيف الذاتي ، يتكون من مادة نانوية مقاومة للماء تغطي اللوح ، مما يمنع تراكم الغبار بالإضافة إلى الحماية من بقع الماء والعوامل الجوية. يشكل الطلاء حاجزًا يمنع الماء من الالتصاق بالسطح - فهو يتدحرج عن السطح بدلاً من ذلك حاملاً الغبار والأوساخ معه.

تم اختبار الطلاء في معهد FOCAS ، وهو جزء من معهد دبلن للتكنولوجيا في أيرلندا ويعمل في المناخات البحرية وكذلك في البيئات عالية الغبار.

نهج آخر هو ذلك الذي تم اتخاذه من قبل محطة الطاقة الشمسية Ketura Sun التي تبلغ مساحتها 20 فدانًا في صحراء النقب في إسرائيل ، والتي تديرها Siemens AG و Arava Power. يستخدم هذا أسطولًا مكونًا من 100 روبوت Ecoppia E4 مركب على إطار يتحرك بشكل جانبي على طول أسطح اللوحة بينما تتحرك الروبوتات لأعلى ولأسفل أثناء عملية التنظيف. تستخدم الروبوتات فرشًا دوارة لتنظيف الألواح ، وتحتوي كل فرشاة على ألياف دقيقة ناعمة لتجنب الخدش. لديهم أيضًا الألواح الشمسية المصغرة الخاصة بهم لتوليد الطاقة التي يحتاجونها لعملية التنظيف ، بدلاً من سحبها من مجموعة الطاقة الشمسية. تقول شركة Ecoppia إن هذا النهج يمكن أن يزيل 99 في المائة من تراكم الغبار دون الحاجة إلى إمدادات مياه ثمينة.

روبوت Torresol Energy HECTOR في مصنع Gemasolar ، إشبيلية ، إسبانيا [مصدر الصورة: فيديو توريسول للطاقة]

يتم اتباع نهج مماثل من قبل نظام التنظيف NOMADD ومصنع Gemasolar التابع لشركة Torresol Energy بالقرب من إشبيلية ، إسبانيا. تم تصميم وتطوير واختبار نظام NOMADD بواسطة شركة نوماد ديزرت سولار في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) بالقرب من جدة بالمملكة العربية السعودية.

NOMADD (جهاز غبار آلي ميكانيكي بدون ماء) منخفض التكلفة نسبيًا ومصمم للاستخدام في منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا (MENA). على عكس نهج Torresol Energy ، الذي يستخدم كمية صغيرة من المياه التي تستخدمها روبوتات HECTOR ، فإن نظام NOMADD خالٍ تمامًا من الماء.

في الوقت الحاضر ، يبدو أن هذين النهجين ، الروبوتات والشحنات الكهروستاتيكية ، هما أكثر السبل الواعدة للتنظيف الذاتي لأنظمة الطاقة الشمسية الصحراوية ، لكن التكنولوجيا تتطور طوال الوقت ولا تزال العديد من المشاريع قيد التطوير.

هذا يعني أنه قد يكون هناك بعض الحلول المبتكرة في المستقبل القريب.


شاهد الفيديو: تغيير اسلاك الوح الشمسي وتغيير علبة الدايودات كاملة (أغسطس 2022).