След а интегриран в сградата фотоволтаичен покрив (BIPV). е инсталиран, една от най-лесно пренебрегваните задачи за експлоатация и поддръжка е почистването.
Проектите се преглеждат, конструкцията се инспектира и свързването към мрежата се тества. Но почистването често получава много по-малко внимание. Докато собственикът забележи спад в производството на електроенергия, загубите от замърсяване може вече да са натрупани за цяла година.
Това ръководство отговаря на три ключови въпроса: Колко електроенергия се губи без почистване? Колко често трябва да се почиства BIPV покрив? И как може да се почисти без да се повреди системата?
Цената на пренебрегването на почистването: колко енергия се губи при замърсяване?
Климатът определя мащаба на загубите от замърсяване
Загубите от замърсяване не са фиксирани. Те зависят от местните валежи, концентрацията на прах във въздуха, ъгъла на наклон на модула, скоростта на вятъра и други условия на околната среда.
| Климатична зона | Годишна загуба от замърсяване | Ключови характеристики |
| Чист климат с чести валежи | 1%–2% | Валежите осигуряват значително естествено почистване |
| Northeastern and Midwestern United States | 2%–4% | Сезонно замърсяване, със сняг през зимата |
| Югозападни Съединени щати | 4%–10% | Сухи условия и ограничени валежи |
| Земеделски райони в Централна Калифорния | 6%–12% | Селскостопански прах, комбиниран със сухи условия |
| Сухите райони на Индия, включително Раджастан | 8%–15% | Сухите сезони могат да продължат до девет месеца |
| Близък изток | 12%–25% | Чести прашни бури и много ограничени валежи |
| Semi-arid areas bordering the Sahara | 15%–30% | Екстремни условия на замърсяване |
Един и същ фотоволтаичен модул може да изпита драматично различни годишни загуби от замърсяване в Германия и Саудитска Арабия. Разликата може да бъде повече от десет пъти. Стратегиите за почистване не трябва да се прилагат еднакво на различните пазари. Те трябва да бъдат съобразени с местния климат и условията на мястото.
Как замърсяването влияе върху производителността на PV
Замърсяването влияе върху производството на електроенергия чрез три основни механизма.
Първо: Намалено предаване на светлина. Праховите частици абсорбират и отразяват входящата слънчева светлина, намалявайки количеството светлина, достигащо до слънчевите клетки, и понижавайки мощността.
Второ: Нелинейно влошаване на производителността при натрупване на замърсяване. Когато плътността на замърсяване достигне определено ниво, въздействието върху работата може да стане по-тежко. При отчетена плътност на замърсяване от 20 g/m², токът на късо съединение може да намалее с 15%–21%, докато ефективността може да намалее с 15%–35%, в зависимост от условията на изпитване и характеристиките на отложения материал.
Трето: Локализирани горещи точки, причинени от неравномерно замърсяване. Когато някои области на модула натрупат значително повече мръсотия от други, може да възникне частично засенчване. Засенчените клетки могат да разсейват енергията, вместо да я генерират, създавайки локализирани горещи точки, които ускоряват стареенето на материала и потенциално щетят модула.
Прост анализ на разходите и ползите
Помислете за 1 MW комерсиална и промишлена BIPV покривна система, като приемете годишно производство на електроенергия от 1200 MWh и цена на електроенергията от $0,15/kWh.
- Годишен приход от електроенергия: Приблизително $180 000
- Загуба на приходи при 10% годишна загуба на замърсяване: приблизително $18 000
- Годишни разходи за почистване при $0,01/W: приблизително $10 000
В сухите региони възвръщаемостта на разходите за почистване обикновено варира от 1:1,5 до 1:2. В дъждовни региони може да падне под 1:1, което прави почистването неикономично.
Колко често трябва да се почиства BIPV покрив?
Задайте честота на почистване според околната среда
| Условия на околната среда | Suggested Cleaning Frequency | Основни съображения |
| Умерен, дъждовен климат с годишни валежи над 800 mm | 1-2 пъти годишно | Главно отстранете птичи тор, дървесен сок и други устойчиви замърсители |
| Общи индустриални зони | 2–4 пъти годишно | Consider the rate of industrial dust deposition |
| Urban areas and sites near major roads | 3–4 пъти годишно | Свързаните с трафика частици могат да полепнат силно по повърхностите |
| Сухи и прашни райони | Once per month during the dry season | Помислете за допълнително почистване в рамките на 48 часа след прашна буря, когато е безопасно и практично |
| Изключително сухи райони в Близкия изток и Северна Африка | На всеки 1-2 седмици през сухия сезон | Честите прояви на прах може да изискват по-интензивен мониторинг |
One often-overlooked point: Почистването след прашна буря трябва да има приоритет пред редовния график за почистване. Еднократно силно прахово събитие може да натрупа толкова прах, колкото обикновено се натрупва за цял месец.
Използвайте коефициента на ефективност (PR) като тригер за почистване
Ако фотоволтаичната система има платформа за наблюдение, задействането на почистване въз основа на коефициента на ефективност (PR) може да бъде по-икономично, отколкото следването на фиксиран график.
Практическият подход е да се установи базова PR крива и да се обмисли почистване, когато измереният PR падне с 2% спрямо базовата линия. Този праг може да помогне за идентифициране на потенциални загуби от замърсяване, като същевременно избягва ненужно почистване.
Въпреки това PR може също да намалее поради промени в ефективността на инвертора, температура на модула, неизправности на оборудването, влошаване или други работни условия. Тези фактори трябва да бъдат проучени, преди да се припише намаляването на замърсяването.
Методи за почистване на покриви BIPV: Сравнение на разходите
Обичайни методи за почистване
| Метод на почистване | Консумация на вода | Относителна цена | Типични приложения | Ефективност на почистване |
| Ръчно почистване с четка с мек косъм и вода | 1–2 L на модул | Висока; трудоемки | Small rooftops and complex roof geometries | Отлично |
| Роботи за химическо чистене | Няма | Среден; relatively high initial investment | Големи, плоски покриви и наземни фотоволтаични инсталации | добре |
| Роботи за пръскане на вода | 0,5–1 L на модул | Среден | Large commercial and industrial rooftops | много добре |
| Почистване с помощта на дрон | ниско | високо | Elevated or difficult-to-access rooftops | Умерен |
| Dry brushing or vibration-based dust removal | Няма | ниско | Региони с недостиг на вода | Умерен |
Годишните разходи за почистване обикновено варират от $0,005 до $0,02 на ват в зависимост от достъпността на покрива, разходите за труд и използвания метод на почистване.
The Role of Anti-Soiling Coatings
Покритията против замърсяване, включително хидрофилни и хидрофобни нанопокрития, не са заместител на почистването. Вместо това те помагат за намаляване на натрупването на мръсотия и удължават интервалите на почистване.
Тестовете на място показват, че фотоволтаичните модули с покрития против замърсяване натрупват 30%–40% по-малко прах между циклите на почистване, отколкото модулите без покритие. Въпреки това отчетеният експлоатационен живот на покритието варира значително, вариращ от 18–24 месеца до 3–5 години. Действителната издръжливост трябва да се провери спрямо данните от тестовете на доставчика.
Въпреки че покритията против замърсяване изискват относително висока първоначална инвестиция, те могат да намалят броя на почистващите операции с приблизително една трета в дългосрочен план. В сухи, прашни региони инвестицията често може да бъде икономически оправдана.
Четири често срещани BIPV грешки при почистване на покрива
Използване на твърда вода
Това може да бъде една от най-скъпите грешки при почистване.
Когато подземните води имат обща концентрация на разтворени твърди вещества (TDS) над 500 ppm, водата, напръскана върху горещо стъкло, може да се изпари бързо, оставяйки калциеви и магнезиеви отлагания. След 3–4 цикъла на почистване тези отлагания могат да доведат до трайно намаление с 2%–4% на светлопропускливостта на стъклото и може да е трудно или невъзможно да се премахнат.
Препоръчителна практика: Използвайте вода с обратна осмоза (RO) или дейонизирана вода, като TDS се контролира под 50 ppm.
Почистване по време на пиковите обедни горещини
Пръскането на студена вода върху фотоволтаични модули при температури над 60°C може да създаде топлинен стрес в стъклото, потенциално причинявайки микропукнатини или, в тежки случаи, счупване на стъкло.
Препоръчителна практика: Почиствайте рано сутрин или късно следобед, когато температурите на модула са по-близки до температурата на околната среда.
Твърде често почистване
В среда с ниско замърсяване месечното почистване може да струва повече, отколкото струва допълнителното генериране на електроенергия. Another concern is surface wear. Сухото четкане и изстъргване могат да оставят микроскопични драскотини по стъклото. С течение на времето тези драскотини могат да намалят пропускливостта на светлината, което потенциално компенсира ползите от почистването.
Използване на почистващи препарати
Някои почистващи препарати могат да повредят антирефлексното (AR) покритие на стъклото. AR покритията могат да подобрят пропускането на светлина с приблизително 2%–3%, в зависимост от продукта. Ако покритието е повредено, част от това предимство на производителността може да бъде загубено завинаги.
Препоръчителна практика: Използвайте чиста вода и четка с мек косъм. За упорити замърсители, като птичи изпражнения или дървесен сок, използвайте мека кърпа, навлажнена с вода, за да почистите засегнатата област.
Три дизайнерски решения, които могат да намалят разходите за почистване
Наклон на покрива и дренажни пътища
Покривните повърхности с ъгъл на наклон от 15° или повече могат да се възползват от подпомогнатия от гравитацията отток, помагайки за премахване на част от натрупания прах и подобрявайки естественото почистване при подходящи условия на дъжд.
Дренажните пътища трябва да бъдат проектирани така, че да предотвратяват застояла вода. След като застоялата вода се изпари, тя може да остави петна от вода и минерални отлагания, които се отстраняват по-трудно от праха.
Почистване на пътища за достъп
За големи покриви маршрутите за почистване и безопасните пътища за достъп трябва да бъдат включени в проекта от самото начало. Без специални маршрути за достъп, разходите за почистване потенциално могат да се удвоят, тъй като оборудването не може да достигне покрива ефективно и маркучите може да не покриват всички зони.
Трябва също така да се има предвид безопасността, включително предпазни парапети, точки за закрепване на спасителни въжета и подходящи системи за защита срещу падане.
Връзки за поддръжка
Запазете място за водоснабдителни връзки, дренажни изходи и зони за съхранение на оборудване. Тези разпоредби обикновено не са скъпи за включване по време на строителството. Преоборудването им след пускане в експлоатация може да изисква модификации на завършения покрив, което увеличава както разходите, така и оперативните смущения.
Често задавани въпроси
Q1: BIPV покривите имат ли нужда от почистване? Как се различават от конвенционалните фотоволтаични системи?
да Тъй като BIPV модулите са част от самия покрив, почистването трябва да вземе предвид не само генерирането на електроенергия, но и външния вид на покрива и хидроизолацията. Една ключова разлика е, че BIPV модулите често не са проектирани да поддържат пешеходен трафик и някои продукти имат специфични ограничения за носене. Следователно пътищата и процедурите за достъп за почистване трябва да бъдат проектирани специално за системата.
Въпрос 2: Може ли дъждът да замени ръчното почистване?
частично. Дъждът може да отмие свободния прах, но като цяло е неефективен срещу упорити замърсители като птичи изпражнения, дървесен сок и остатъци от индустриално масло. Дори в дъждовни райони може да се наложи ръчно почистване 1-2 пъти годишно.
В3: Може ли почистването да повреди фотоволтаичните модули?
Правилното почистване трябва да сведе до минимум риска от повреда. Основните рискове включват минерални отлагания, причинени от твърда вода, термичен стрес от почистване на горещи модули със студена вода и драскотини, причинени от абразивни материали или четки с твърд косъм. Следването на инструкциите за почистване на производителя и избягването на тези практики може да помогне за защитата на модулите.
Използвайте тази проста формула: Съотношение на разходите за почистване = годишните разходи за почистване ÷ (годишни загуби от замърсяване × годишни приходи от електроенергия)
Коефициент под 1 показва, че очакваната възстановима загуба на приходи надвишава разходите за почистване, което предполага, че почистването може да бъде икономически полезно. В сухите райони съотношението може да бъде около 0,5, докато в дъждовните райони може да се доближи до или да надхвърли 1.
В5: Заслужават ли си инвестицията покритията против замърсяване?
Те може да са полезни в региони, където годишните загуби от замърсяване надвишават 8%. Някои полеви тестове съобщават, че покритията против замърсяване могат да намалят натрупването на прах с 30%–40%, потенциално намалявайки честотата на почистване. В райони с ниски нива на замърсяване обаче възвръщаемостта на инвестицията може да бъде ограничена.
Нуждаете се от стратегия за почистване, съобразена с местоположението на вашия BIPV проект?
Имейл: info@xzbesta.com
