Jääfoobsed pinnad jääle ja lumele utiliseerimisskaalal päikeseenergial
Dec 13, 2021
USA teadlased on välja töötanud kattesüsteemi, mis väidetavalt võimaldab tõhusalt korduvat, passiivset lume ja jää hajumist kasulike mastaabiga päikeseelektrijaamades laias miinustemperatuuri vahemikus kuni -35 kraadi Celsiuse järgi.
“Mõne täiendava testimisega oleks meie tehnoloogia kohe rakendatav tõeliste päikeseenergiaseadmete jaoks,” ütles uurimistöö vastav autor Anish Tuteja ajakirjale pv.“Peagi on plaanis teha pikemaid katseid, kus katet katsetatakse paari aasta jooksul välispäikesepaneelidel.”
50μm kate koosneb optiliselt läbipaistvast pinnast, millel on ülimalt madal jääpindade adhesioon ja jäikus. Selle valmistamisel kasutati keskmise ahelaga triglütseriidide (MCT) õli lahust massisisaldusega 60 massiprotsenti, et plastifitseerida kaks tavalist tööstuslikku polümeeri polüvinüülkloriidi, mida tuntakse vastavalt kui MC2 ja MC6.
Neid kahte lahendust testiti 2019. ja 2020. aasta talvedel Fairbanksis asuva Alaska kommunaalettevõtte hallatava võrguga ühendatud PV-süsteemis 72-elemendilises paneelis, mille mõõtmed on 2x1 m. Paigalduse kaldenurk määrati 45 kraadi, et hõlbustada. lume langemist ja kõik katses kasutatud 16 moodulit olid varustatud mikroinverteritega. Mooduli pinnaklaasile ja konstruktsiooniraamile kanti nii MC2 kui ka MC6 lahendused.
Paneelid paigaldati neljaks ülespoole horisontaalsuunas ja iga sammas, sealhulgas kaetud paneelid, eraldati kolonniga, mis sisaldas katmata paneele.“Andmed lumevalamise kohta koguti uurimiskvaliteediga kaameraga, mis oli paigutatud igale massiivile normaalselt ja mille vaateväli oli piisav kogu katsepaneelide massiivi jäädvustamiseks,” selgitasid teadlased.“Mõne minutiga näitasid nii MC2 kui ka MC6 sambad kiirendatud lumevalamist võrreldes katmata kontrollsambaga, lumekate vähenes vastavalt ligikaudu 61% ja MC6 [kaetud paneelidel] ligikaudu 32%.”
Katmata paneelid jäid seevastu katseperioodi jooksul täielikult lume ja jääga kaetud ning suutsid toota peaaegu nulli elektrit. Tuulest põhjustatud lumekoristus oli testimise ajal minimaalne, kuna registreeriti väga piiratud kiirusega tuuli.
Teadlased leidsid, et MC2 lahendus saavutab parima jõudluse, mille tulemuseks on keskmine lumekatteala vaid 27,7%, samas kui MC6 lahendus suutis saavutada keskmiselt 45,4%. Viimasel leiti olevat väiksem mehaaniline tugevus, mis tõi ka paneelidele delaminatsiooni. Esimene säilitas oma jõudluse ja stabiilsuse katse 77 päeva jooksul.
Teadlased rõhutasid, et kattetehnoloogia on võimeline eemaldama erinevat tüüpi lund ja jääd ning ütlesid, et seda saab rakendada ka hoonesse integreeritud PV-dele.“Materjalikulud on eeldatavasti üsna madalad,” Tuteja rääkis ajakirjale pv.“Arvan, et need on alla 1 dollari ruutmeetri kohta.”
Uudne tehnika on välja pakutud ajakirjas Advanced Materials Technologies avaldatud dokumendis Suuremahulise lumeheitmise hõlbustamine väljas asuvatest päikesemassiividest, kasutades madala liidese vastupidavusega jääfoobseid pindu. Uurimisrühma kuuluvad teadlased Michigani ülikoolist, Alaska ülikoolist ja USA energeetikaosakonnast's Sandia National Laboratories.
