Μετά από ένα στέγη φωτοβολταϊκών ολοκληρωμένων κτιρίων (BIPV). έχει εγκατασταθεί, μια από τις πιο εύκολα παραβλέπουσες εργασίες O&M είναι ο καθαρισμός.
Τα σχέδια υποβάλλονται σε αναθεώρηση, η κατασκευή επιθεωρείται και δοκιμάζεται η σύνδεση στο δίκτυο. Αλλά ο καθαρισμός συχνά λαμβάνει πολύ λιγότερη προσοχή. Μέχρι τη στιγμή που ο ιδιοκτήτης παρατηρήσει πτώση στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, οι απώλειες ρύπανσης μπορεί να έχουν ήδη συσσωρευτεί κατά τη διάρκεια ενός ολόκληρου έτους.
Αυτός ο οδηγός απαντά σε τρία βασικά ερωτήματα: Πόση ηλεκτρική ενέργεια χάνεται χωρίς καθαρισμό; Πόσο συχνά πρέπει να καθαρίζεται μια οροφή BIPV; Και πώς μπορεί να καθαριστεί χωρίς να καταστραφεί το σύστημα;
Το κόστος της παραμέλησης του καθαρισμού: Πόση ενέργεια χάνεται λόγω της ρύπανσης;
Το κλίμα καθορίζει την κλίμακα των απωλειών ρύπανσης
Οι απώλειες ρύπανσης δεν διορθώνονται. Εξαρτώνται από τις τοπικές βροχοπτώσεις, τη συγκέντρωση αερομεταφερόμενης σκόνης, τη γωνία κλίσης της μονάδας, την ταχύτητα του ανέμου και άλλες περιβαλλοντικές συνθήκες.
| Κλιματική Ζώνη | Ετήσια απώλεια ρύπανσης | Βασικά Χαρακτηριστικά |
| Καθαρά κλίματα με συχνές βροχοπτώσεις | 1%-2% | Η βροχόπτωση παρέχει ουσιαστικό φυσικό καθαρισμό |
| Βορειοανατολικές και Μεσοδυτικές Ηνωμένες Πολιτείες | 2%-4% | Εποχική ρύπανση, με χιόνι το χειμώνα |
| Νοτιοδυτικές Ηνωμένες Πολιτείες | 4%-10% | Ξηρές συνθήκες και περιορισμένες βροχοπτώσεις |
| Γεωργικές περιοχές της Κεντρικής Καλιφόρνια | 6%-12% | Αγροτική σκόνη σε συνδυασμό με ξηρές συνθήκες |
| Άνυδρες περιοχές της Ινδίας, συμπεριλαμβανομένου του Ρατζαστάν | 8%-15% | Οι ξηρές εποχές μπορεί να διαρκέσουν έως και εννέα μήνες |
| Μέση Ανατολή | 12%-25% | Συχνές καταιγίδες σκόνης και πολύ περιορισμένες βροχοπτώσεις |
| Ημίξηρες περιοχές που συνορεύουν με τη Σαχάρα | 15%-30% | Ακραίες συνθήκες ρύπανσης |
Η ίδια φωτοβολταϊκή μονάδα μπορεί να έχει δραματικά διαφορετικές ετήσιες απώλειες ρύπανσης στη Γερμανία και τη Σαουδική Αραβία. Η διαφορά μπορεί να είναι πάνω από δεκαπλάσια. Οι στρατηγικές καθαρισμού δεν πρέπει να εφαρμόζονται ομοιόμορφα σε όλες τις αγορές. Πρέπει να προσαρμόζονται στο τοπικό κλίμα και τις συνθήκες του χώρου.
Πώς η ρύπανση επηρεάζει την απόδοση των φωτοβολταϊκών
Η ρύπανση επηρεάζει την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω τριών κύριων μηχανισμών.
Πρώτον: Μειωμένη μετάδοση φωτός. Τα σωματίδια σκόνης απορροφούν και αντανακλούν το εισερχόμενο ηλιακό φως, μειώνοντας την ποσότητα φωτός που φτάνει στα ηλιακά κύτταρα και μειώνοντας την απόδοση ισχύος.
Δεύτερον: Μη γραμμική υποβάθμιση της απόδοσης καθώς συσσωρεύεται ρύπανση. Όταν η πυκνότητα ρύπανσης φτάσει σε ένα ορισμένο επίπεδο, ο αντίκτυπος στην απόδοση μπορεί να γίνει πιο σοβαρός. Σε αναφερόμενη πυκνότητα ρύπανσης 20 g/m², το ρεύμα βραχυκυκλώματος μπορεί να μειωθεί κατά 15%–21%, ενώ η απόδοση μπορεί να μειωθεί κατά 15%–35%, ανάλογα με τις συνθήκες δοκιμής και τα χαρακτηριστικά του εναποτιθέμενου υλικού.
Τρίτον: Εντοπισμένα καυτά σημεία που προκαλούνται από ανομοιόμορφη ρύπανση. Όταν ορισμένες περιοχές μιας μονάδας συσσωρεύουν πολύ περισσότερη βρωμιά από άλλες, μπορεί να προκύψει μερική σκίαση. Οι σκιασμένες κυψέλες ενδέχεται να διαχέουν την ισχύ αντί να την παράγουν, δημιουργώντας τοπικά hot spots που επιταχύνουν τη γήρανση του υλικού και δυνητικά βλάπτουν τη μονάδα.
Μια απλή ανάλυση κόστους-οφέλους
Εξετάστε ένα εμπορικό και βιομηχανικό σύστημα ταράτσας BIPV 1 MW, υποθέτοντας ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας 1.200 MWh και τιμή ηλεκτρικής ενέργειας 0,15 $/kWh.
- Ετήσια έσοδα από ηλεκτρική ενέργεια: Περίπου 180.000 $
- Απώλεια εσόδων με ετήσια απώλεια ρύπανσης 10%: Περίπου 18.000 $
- Ετήσιο κόστος καθαρισμού σε 0,01 $/W: Περίπου 10.000 $
Σε άνυδρες περιοχές, η απόδοση των δαπανών καθαρισμού κυμαίνεται συνήθως από 1:1,5 έως 1:2. Σε βροχερές περιοχές, μπορεί να πέσει κάτω από 1:1, καθιστώντας τον καθαρισμό αντιοικονομικό.
Πόσο συχνά πρέπει να καθαρίζεται μια οροφή BIPV;
Ρυθμίστε τη συχνότητα καθαρισμού ανάλογα με το περιβάλλον
| Περιβαλλοντικές Συνθήκες | Προτεινόμενη συχνότητα καθαρισμού | Βασικά ζητήματα |
| Εύκρατα, βροχερά κλίματα με ετήσια βροχόπτωση άνω των 800 mm | 1-2 φορές το χρόνο | Αφαιρέστε κυρίως περιττώματα πτηνών, χυμούς δέντρων και άλλους επίμονους ρύπους |
| Γενικές βιομηχανικές περιοχές | 2-4 φορές το χρόνο | Εξετάστε το ποσοστό εναπόθεσης βιομηχανικής σκόνης |
| Αστικές περιοχές και τοποθεσίες κοντά σε μεγάλους δρόμους | 3-4 φορές το χρόνο | Τα σωματίδια που σχετίζονται με την κυκλοφορία ενδέχεται να προσκολληθούν έντονα στις επιφάνειες |
| Άνυδρες και σκονισμένες περιοχές | Μία φορά το μήνα κατά την ξηρή περίοδο | Εξετάστε το ενδεχόμενο πρόσθετου καθαρισμού εντός 48 ωρών μετά από μια καταιγίδα σκόνης, όταν είναι ασφαλές και πρακτικό |
| Εξαιρετικά άνυδρες περιοχές στη Μέση Ανατολή και τη Βόρεια Αφρική | Κάθε 1-2 εβδομάδες κατά την ξηρή περίοδο | Τα συχνά συμβάντα σκόνης ενδέχεται να απαιτούν πιο εντατική παρακολούθηση |
Ένα σημείο που συχνά παραβλέπεται: Ο καθαρισμός μετά από μια καταιγίδα σκόνης πρέπει να έχει προτεραιότητα σε σχέση με το κανονικό πρόγραμμα καθαρισμού. Ένα μόνο σοβαρό συμβάν σκόνης μπορεί να εναποθέσει τόση σκόνη όση θα συσσωρευόταν συνήθως σε έναν ολόκληρο μήνα.
Χρησιμοποιήστε το Performance Ratio (PR) ως έναυσμα καθαρισμού
Εάν το φωτοβολταϊκό σύστημα διαθέτει πλατφόρμα παρακολούθησης, η ενεργοποίηση του καθαρισμού βάσει της αναλογίας απόδοσης (PR) μπορεί να είναι πιο οικονομική από το να ακολουθείτε ένα σταθερό χρονοδιάγραμμα.
Μια πρακτική προσέγγιση είναι να δημιουργήσετε μια βασική καμπύλη PR και να εξετάσετε το ενδεχόμενο καθαρισμού όταν το μετρούμενο PR πέσει κατά 2% σε σχέση με τη βασική γραμμή. Αυτό το όριο μπορεί να βοηθήσει στον εντοπισμό πιθανών απωλειών ρύπανσης, αποφεύγοντας τον περιττό καθαρισμό.
Ωστόσο, το PR μπορεί επίσης να μειωθεί λόγω αλλαγών στην απόδοση του μετατροπέα, θερμοκρασίας μονάδας, σφαλμάτων εξοπλισμού, υποβάθμισης ή άλλων συνθηκών λειτουργίας. Αυτοί οι παράγοντες θα πρέπει να διερευνηθούν πριν αποδοθεί η μείωση στη ρύπανση.
Μέθοδοι καθαρισμού οροφής BIPV: Σύγκριση κόστους
Κοινές μέθοδοι καθαρισμού
| Μέθοδος Καθαρισμού | Κατανάλωση Νερού | Σχετικό Κόστος | Τυπικές Εφαρμογές | Απόδοση Καθαρισμού |
| Χειροκίνητος καθαρισμός με βούρτσα με μαλακές τρίχες και νερό | 1–2 L ανά μονάδα | Υψηλό? εντάσεως εργασίας | Μικρές στέγες και σύνθετες γεωμετρίες στέγης | Εξαιρετικό |
| Ρομπότ στεγνού καθαρισμού | Κανένα | Μεσαίο; σχετικά υψηλή αρχική επένδυση | Μεγάλες, επίπεδες στέγες και επίγειες φωτοβολταϊκές εγκαταστάσεις | Καλό |
| Ρομπότ που ψεκάζουν νερό | 0,5–1 L ανά μονάδα | Μεσαίο | Μεγάλες εμπορικές και βιομηχανικές στέγες | Πολύ καλό |
| Καθαρισμός με τη βοήθεια drone | Χαμηλό | Ψηλά | Ανυψωμένες ή δυσπρόσιτες στέγες | Μέτρια |
| Στεγνό βούρτσισμα ή αφαίρεση σκόνης με βάση τους κραδασμούς | Κανένα | Χαμηλό | Περιοχές με λειψυδρία | Μέτρια |
Το ετήσιο κόστος καθαρισμού κυμαίνεται συνήθως από 0,005 $ έως 0,02 $ ανά watt, ανάλογα με την προσβασιμότητα της οροφής, το κόστος εργασίας και τη μέθοδο καθαρισμού που χρησιμοποιείται.
Tο Ρόλος των Αντιρυπαντικών Επιστρώσεων
Οι επιστρώσεις κατά της ρύπανσης, συμπεριλαμβανομένων των υδρόφιλων και υδρόφοβων νανο-επικαλύψεων, δεν αντικαθιστούν τον καθαρισμό. Αντίθετα, βοηθούν στη μείωση της συσσώρευσης ρύπων και στην επέκταση των διαστημάτων καθαρισμού.
Οι επιτόπιες δοκιμές έχουν αναφέρει ότι οι φωτοβολταϊκές μονάδες με αντιρυπαντικές επικαλύψεις συσσωρεύουν 30%–40% λιγότερη σκόνη μεταξύ των κύκλων καθαρισμού από τις μη επικαλυμμένες μονάδες. Ωστόσο, η αναφερόμενη διάρκεια ζωής της επίστρωσης ποικίλλει σημαντικά, κυμαινόμενη από 18–24 μήνες έως 3–5 χρόνια. Η πραγματική ανθεκτικότητα θα πρέπει να επαληθεύεται με βάση τα δεδομένα δοκιμών προμηθευτή.
Αν και οι αντιρυπαντικές επικαλύψεις απαιτούν μια σχετικά υψηλή αρχική επένδυση, μπορεί να μειώσουν τον αριθμό των εργασιών καθαρισμού κατά περίπου ένα τρίτο μακροπρόθεσμα. Σε άνυδρες, σκονισμένες περιοχές, η επένδυση μπορεί συχνά να δικαιολογηθεί οικονομικά.
Τέσσερα κοινά λάθη καθαρισμού οροφής BIPV
Χρήση Σκληρού Νερού
Αυτό μπορεί να είναι ένα από τα πιο δαπανηρά λάθη καθαρισμού.
Όταν τα υπόγεια ύδατα έχουν συγκέντρωση ολικών διαλυμένων στερεών (TDS) πάνω από 500 ppm, το νερό που ψεκάζεται σε ζεστό γυαλί μπορεί να εξατμιστεί γρήγορα, αφήνοντας εναποθέσεις ασβεστίου και μαγνησίου. Μετά από 3–4 κύκλους καθαρισμού, αυτές οι εναποθέσεις μπορεί να προκαλέσουν μόνιμη μείωση 2%–4% στη διαπερατότητα του φωτός του γυαλιού και μπορεί να είναι δύσκολο ή αδύνατο να αφαιρεθούν.
Συνιστώμενη πρακτική: Χρησιμοποιήστε νερό αντίστροφης όσμωσης (RO) ή απιονισμένο νερό, με TDS ελεγχόμενο κάτω από 50 ppm.
Καθαρισμός κατά τη διάρκεια της αιχμής μεσημεριανής ζέστης
Ο ψεκασμός κρύου νερού σε φωτοβολταϊκές μονάδες σε θερμοκρασίες άνω των 60°C μπορεί να δημιουργήσει θερμική καταπόνηση στο γυαλί, προκαλώντας δυνητικά μικρορωγμές ή, σε σοβαρές περιπτώσεις, θραύση γυαλιού.
Συνιστώμενη πρακτική: Καθαρίστε νωρίς το πρωί ή αργά το απόγευμα, όταν οι θερμοκρασίες της μονάδας είναι πιο κοντά στη θερμοκρασία περιβάλλοντος.
Καθαρισμός πολύ συχνά
Σε περιβάλλοντα με χαμηλή ρύπανση, ο μηνιαίος καθαρισμός μπορεί να κοστίσει περισσότερο από ό,τι αξίζει η πρόσθετη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Μια άλλη ανησυχία είναι η φθορά της επιφάνειας. Το στεγνό βούρτσισμα και το ξύσιμο μπορεί να αφήσουν μικροσκοπικές γρατσουνιές στο γυαλί. Με την πάροδο του χρόνου, αυτές οι γρατσουνιές μπορεί να μειώσουν τη μετάδοση του φωτός, αντισταθμίζοντας ενδεχομένως τα οφέλη του καθαρισμού.
Χρήση καθαριστικών
Ορισμένα καθαριστικά μπορεί να καταστρέψουν την αντιανακλαστική επίστρωση (AR) στο γυαλί. Οι επικαλύψεις AR μπορούν να βελτιώσουν τη μετάδοση του φωτός κατά περίπου 2%–3%, ανάλογα με το προϊόν. Εάν η επίστρωση καταστραφεί, μέρος αυτού του οφέλους απόδοσης μπορεί να χαθεί οριστικά.
Συνιστώμενη πρακτική: Χρησιμοποιήστε καθαρό νερό και μια βούρτσα με μαλακές τρίχες. Για επίμονους ρύπους, όπως περιττώματα πουλιών ή χυμό δέντρων, χρησιμοποιήστε ένα μαλακό πανί βρεγμένο με νερό για να καθαρίσετε την πληγείσα περιοχή.
Τρεις σχεδιαστικές αποφάσεις που μπορούν να μειώσουν το κόστος καθαρισμού
Μονοπάτια κλίσης και αποστράγγισης οροφής
Οι επιφάνειες στέγης με γωνία κλίσης 15° ή μεγαλύτερη μπορούν να επωφεληθούν από την υποβοηθούμενη από τη βαρύτητα απορροή, βοηθώντας στην απομάκρυνση κάποιας συσσωρευμένης σκόνης και βελτιώνοντας τον φυσικό καθαρισμό υπό κατάλληλες συνθήκες βροχόπτωσης.
Οι διαδρομές αποστράγγισης θα πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε να αποτρέπεται η λιμνάζουσα νερό. Μόλις εξατμιστεί το στάσιμο νερό, μπορεί να αφήσει λεκέδες νερού και εναποθέσεις ορυκτών που είναι πιο δύσκολο να αφαιρεθούν από τη χαλαρή σκόνη.
Καθαρισμός Διαδρομών Πρόσβασης
Για μεγάλες ταράτσες, οι διαδρομές καθαρισμού και οι ασφαλείς διαδρομές πρόσβασης θα πρέπει να ενσωματωθούν στο σχεδιασμό από την αρχή. Χωρίς αποκλειστικές διαδρομές πρόσβασης, το κόστος καθαρισμού μπορεί ενδεχομένως να διπλασιαστεί, επειδή ο εξοπλισμός δεν μπορεί να φτάσει αποτελεσματικά στην οροφή και οι σωλήνες μπορεί να μην καλύπτουν όλους τους χώρους.
Πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη η ασφάλεια, συμπεριλαμβανομένων των προστατευτικών κιγκλιδωμάτων, των σημείων αγκύρωσης της γραμμής σωτηρίας και των κατάλληλων συστημάτων προστασίας από πτώση.
Συνδέσεις Συντήρησης
Κρατήστε χώρο για συνδέσεις ύδρευσης, εξόδους αποχέτευσης και χώρους αποθήκευσης εξοπλισμού. Αυτές οι διατάξεις είναι γενικά φθηνές για να ενσωματωθούν κατά την κατασκευή. Η μετασκευή τους μετά τη θέση σε λειτουργία μπορεί να απαιτήσει τροποποιήσεις στην ολοκληρωμένη οροφή, αυξάνοντας τόσο το κόστος όσο και τη λειτουργική διακοπή.
Συχνές Ερωτήσεις
Ε1: Χρειάζονται καθαρισμό οι στέγες BIPV; Σε τι διαφέρουν από τα συμβατικά φωτοβολταϊκά συστήματα;
Ναι. Δεδομένου ότι οι μονάδες BIPV αποτελούν μέρος της ίδιας της οροφής, ο καθαρισμός πρέπει να λαμβάνει υπόψη όχι μόνο την παραγωγή ενέργειας αλλά και την εμφάνιση και τη στεγανοποίηση της οροφής. Μια βασική διαφορά είναι ότι οι μονάδες BIPV συχνά δεν έχουν σχεδιαστεί για να υποστηρίζουν την κίνηση με τα πόδια και ορισμένα προϊόντα έχουν συγκεκριμένους περιορισμούς στη φέρουσα φορτία. Επομένως, οι διαδρομές και οι διαδικασίες πρόσβασης καθαρισμού πρέπει να σχεδιάζονται ειδικά για το σύστημα.
Ε2: Μπορεί η βροχόπτωση να αντικαταστήσει τον χειροκίνητο καθαρισμό;
Μερικώς. Η βροχή μπορεί να ξεπλύνει τη χαλαρή σκόνη, αλλά γενικά είναι αναποτελεσματική έναντι επίμονων ρύπων όπως περιττώματα πτηνών, χυμός δέντρων και υπολείμματα βιομηχανικού λαδιού. Ακόμη και σε βροχερές περιοχές, ο χειρωνακτικός καθαρισμός μπορεί να είναι ακόμα απαραίτητος 1-2 φορές το χρόνο.
Ε3: Μπορεί ο καθαρισμός να καταστρέψει τις φωτοβολταϊκές μονάδες;
Ο σωστός καθαρισμός θα πρέπει να ελαχιστοποιεί τον κίνδυνο ζημιάς. Οι κύριοι κίνδυνοι περιλαμβάνουν εναποθέσεις ορυκτών που προκαλούνται από σκληρό νερό, θερμική καταπόνηση από τον καθαρισμό ζεστών μονάδων με κρύο νερό και γρατσουνιές που προκαλούνται από λειαντικά υλικά ή βούρτσες με σκληρές τρίχες. Η τήρηση των οδηγιών καθαρισμού του κατασκευαστή και η αποφυγή αυτών των πρακτικών μπορεί να βοηθήσει στην προστασία των μονάδων.
Χρησιμοποιήστε αυτόν τον απλό τύπο: Λόγος κόστους καθαρισμού = Ετήσιο κόστος καθαρισμού ÷ (Ετήσια απώλεια ρύπανσης × Ετήσια έσοδα από ηλεκτρική ενέργεια)
Ένας λόγος κάτω του 1 υποδηλώνει ότι η εκτιμώμενη ανακτήσιμη απώλεια εσόδων υπερβαίνει το κόστος καθαρισμού, υποδηλώνοντας ότι ο καθαρισμός μπορεί να είναι οικονομικά συμφέρων. Σε άνυδρες περιοχές, η αναλογία μπορεί να είναι περίπου 0,5, ενώ στις βροχερές περιοχές μπορεί να πλησιάσει ή να ξεπεράσει το 1.
Ε5: Αξίζουν την επένδυση οι αντιρυπαντικές επικαλύψεις;
Μπορεί να αξίζουν τον κόπο σε περιοχές όπου οι ετήσιες απώλειες ρύπανσης υπερβαίνουν το 8%. Ορισμένες επιτόπιες δοκιμές έχουν αναφέρει ότι οι αντιρυπαντικές επικαλύψεις μπορούν να μειώσουν τη συσσώρευση σκόνης κατά 30%-40%, ενδεχομένως μειώνοντας τη συχνότητα καθαρισμού. Σε περιοχές με χαμηλά επίπεδα ρύπανσης, ωστόσο, η απόδοση της επένδυσης μπορεί να είναι περιορισμένη.
Χρειάζεστε μια στρατηγική καθαρισμού προσαρμοσμένη στην τοποθεσία του έργου σας BIPV;
Email: info@xzbesta.com
