משטחים קרחניים עבור קרח, שפיכת שלג בקנה מידה שימושי סולארי
Dec 13, 2021
חוקרים אמריקאים פיתחו מערכת ציפוי שלטענתה מאפשרת ביעילות השלכה חוזרת ופסיבית של שלג וקרח במפעלי שמש בקנה מידה שימושי בטווח רחב של טמפרטורות מתחת לאפס עד -35 מעלות צלזיוס.
“עם כמה בדיקות נוספות, הטכנולוגיה שלנו תחול באופן מיידי על מתקנים סולאריים אמיתיים,” הסופרת המקבילה למחקר, אניש טוטג'ה, אמרה למגזין pv.“אנו מתכננים לבצע ניסויים מורחבים נוספים בקרוב, שבהם הציפוי ייבדק במשך כמה שנים על פאנלים סולאריים חיצוניים.”
ה-50μציפוי m מורכב ממשטח שקוף אופטית המציג גם הידבקות ממשק קרח נמוכה במיוחד וגם קשיחות. הוא יוצר על ידי שימוש בתמיסה של שמן טריגליצרידים בעל שרשרת בינונית (MCT) עם תכולת משקל של 60% משקל כדי ליישם שני פוליוויניל כלורי פולימריים תעשייתיים נפוצים הידועים כ-MC2 ו-MC6, בהתאמה.
שני הפתרונות נבדקו בתת-קבוצה של לוחות 72 תאים בגודל 2x1 מ' על מערכת PV קשורה לרשת שהופעלה על ידי חברת חשמל של אלסקה בפיירבנקס במהלך החורף של 2019 ו-2020. זווית ההטיה של המתקן נקבעה ל-45 מעלות כדי להקל על ירד שלג, וכל 16 המודולים ששימשו לניסוי היו מצוידים במיקרו-אינוורטרים. גם פתרונות MC2 וגם MC6 יושמו על זכוכית משטח המודול ועל המסגרת המבנית.
הלוחות הותקנו בארבעה למעלה בכיוון נוף וכל עמוד כולל לוחות מצופים הופרד על ידי עמוד המארח לוחות לא מצופים.“נתונים על ירידת שלג נאספו על ידי מצלמה בדרגת מחקר הממוקמת באופן רגיל לכל מערך ועם שדה ראייה מספיק כדי ללכוד את כל מערך לוחות הניסוי,” הסבירו המדענים.“תוך דקות ספורות, הן עמודות MC2 והן עמודות MC6 הראו שפיכת שלג מואצת, ביחס לעמוד הבקרה הלא מצופה, עם כיסוי שלג מופחת בכ-61% וכ-32% על לוחות MC2 ו-MC6 [מצופים], בהתאמה.”
הפאנלים הלא מצופים, לעומת זאת, נותרו מכוסים לחלוטין בשלג וקרח במהלך תקופת הבדיקה והצליחו לייצר כמעט אפס חשמל. הסרת השלג שנגרמה מרוח הייתה מינימלית במהלך הבדיקה, שכן נרשמו רוחות במהירות מוגבלת מאוד.
המדענים גילו שפתרון MC2 משיג את הביצועים הטובים ביותר, וכתוצאה מכך שטח כיסוי שלג ממוצע של 27.7% בלבד, בעוד שפתרון MC6 הצליח להשיג ממוצע של 45.4%. זה האחרון התגלה כבעל חוזק מכני נמוך יותר, מה שהביא גם לדילמינציה לפנלים. הראשון שמר על הביצועים והיציבות שלו במשך 77 ימי הניסוי.
המדענים הדגישו שטכנולוגיית הציפוי מסוגלת להשיל סוגים שונים של שלג וקרח ואמרו שהיא עשויה להיות מיושמת גם על PV המשולב בבניין.“עלויות החומר צפויות להיות נמוכות למדי,” Tuteja אמר למגזין pv.“הייתי מעריך אותם בפחות מ-$1 למטר מרובע.”
הטכניקה החדשנית מוצעת במאמר הקלה על שפיכת שלג בקנה מידה גדול ממערכי שמש בשטח באמצעות משטחים קרחניים עם קשיחות ממשק נמוכה, שפורסם ב-Advanced Materials Technologies. קבוצת המחקר כוללת מדענים מאוניברסיטת מישיגן, אוניברסיטת אלסקה וממשרד האנרגיה האמריקאי's Sandia National Laboratories.
