Pärast a hoonesse integreeritud fotogalvaaniline (BIPV) katus on installitud, on üks kõige kergemini tähelepanuta jäetud O&M ülesandeid puhastamine.
Projektid läbivad ülevaatuse, konstruktsiooni kontrollitakse ja võrguühendust testitakse. Kuid koristamisele pööratakse sageli palju vähem tähelepanu. Selleks ajaks, kui omanik märkab elektritootmise vähenemist, võivad määrdumiskaod olla kogunenud juba terve aasta jooksul.
See juhend vastab kolmele põhiküsimusele: kui palju energiat ilma puhastamiseta kaob? Kui tihti tuleks BIPV katust puhastada? Ja kuidas seda puhastada ilma süsteemi kahjustamata?
Puhastamise tähelepanuta jätmise hind: kui palju energiat määrdumisele kaob?
Kliima määrab määrdumiskadude ulatuse
Mustuskaod ei ole fikseeritud. Need sõltuvad kohalikest sademetest, õhus lenduva tolmu kontsentratsioonist, mooduli kaldenurgast, tuule kiirusest ja muudest keskkonnatingimustest.
| Kliimavöönd | Iga-aastane määrdumiskaotus | Põhiomadused |
| Puhas kliima sagedaste vihmasadudega | 1%–2% | Vihm tagab olulise loomuliku puhastuse |
| Ameerika Ühendriikide kirde- ja keskosa | 2–4% | Hooajaline määrdumine, talvel lumega |
| USA edelaosa | 4%–10% | Kuivad tingimused ja piiratud sademete hulk |
| Kesk-California põllumajanduspiirkonnad | 6%–12% | Põllumajanduslik tolm koos kuivade tingimustega |
| India kuivad piirkonnad, sealhulgas Rajasthan | 8–15% | Kuiv hooaeg võib kesta kuni üheksa kuud |
| Lähis-Ida | 12%–25% | Sagedased tolmutormid ja väga piiratud sademete hulk |
| Saharaga piirnevad poolkuivad alad | 15%–30% | Äärmuslikud määrdumistingimused |
Sama PV-mooduli aastased määrdumiskadud võivad Saksamaal ja Saudi Araabias olla dramaatiliselt erinevad. Erinevus võib olla rohkem kui kümnekordne. Puhastusstrateegiaid ei tohiks turgudel ühtselt rakendada. Neid tuleb kohandada vastavalt kohalikule kliimale ja asukohatingimustele.
Kuidas määrdumine PV jõudlust mõjutab
Määrdumine mõjutab elektritootmist kolme peamise mehhanismi kaudu.
Esiteks: vähendatud valguse läbilaskvus. Tolmuosakesed neelavad ja peegeldavad sissetulevat päikesevalgust, vähendades päikesepatareidesse jõudva valguse hulka ja vähendades väljundvõimsust.
Teiseks: mittelineaarne jõudluse halvenemine mustuse kogunemisel. Kui määrdumisaste jõuab teatud tasemeni, võib mõju jõudlusele muutuda tugevamaks. Teatatud määrdumistihedusel 20 g/m² võib lühisvool väheneda 15–21%, samas kui efektiivsus võib langeda 15–35%, olenevalt katsetingimustest ja ladestatud materjali omadustest.
Kolmandaks: ebaühtlasest määrdumisest põhjustatud lokaalsed kuumad kohad. Kui mõned mooduli alad koguvad oluliselt rohkem mustust kui teised, võib tekkida osaline varjutus. Varjutatud elemendid võivad energiat pigem hajutada kui genereerida, tekitades lokaalseid kuumi kohti, mis kiirendavad materjali vananemist ja võivad moodulit kahjustada.
Lihtne kulude-tulude analüüs
Mõelge 1 MW kaubanduslikule ja tööstuslikule BIPV katusesüsteemile, eeldades, et aastane elektritootmine on 1200 MWh ja elektrihind 0,15 $/kWh.
- Aastane elektritulu: umbes 180 000 dollarit
- Tulukadu 10% aastase määrdumiskao korral: umbes 18 000 dollarit
- Iga-aastane puhastuskulu 0,01 USD/W: umbes 10 000 USD
Kuivades piirkondades on puhastuskulude tasuvus tavaliselt vahemikus 1:1,5 kuni 1:2. Vihmastes piirkondades võib see langeda alla 1:1, muutes puhastamise ebaökonoomseks.
Kui sageli tuleks BIPV katust puhastada?
Seadke puhastussagedus vastavalt keskkonnale
| Keskkonnatingimused | Soovitatav puhastussagedus | Peamised kaalutlused |
| Parasvöötme vihmane kliima, mille aastane sademete hulk on üle 800 mm | 1-2 korda aastas | Peamiselt eemaldage lindude väljaheited, puumahl ja muud püsivad saasteained |
| Üldised tööstuspiirkonnad | 2-4 korda aastas | Mõelge tööstusliku tolmu sadestumise kiirusele |
| Linnapiirkonnad ja objektid suurte teede läheduses | 3-4 korda aastas | Liiklusega seotud osakesed võivad pindadele tugevalt kleepuda |
| Kuivad ja tolmused piirkonnad | Kord kuus kuival hooajal | Kaaluge täiendavat puhastamist 48 tunni jooksul pärast tolmutormi, kui see on ohutu ja praktiline |
| Äärmiselt kuivad piirkonnad Lähis-Idas ja Põhja-Aafrikas | Kuival hooajal iga 1-2 nädala järel | Sagedased tolmujuhtumid võivad vajada intensiivsemat jälgimist |
Üks sageli tähelepanuta jäetud punkt: Tolmutormijärgne puhastamine peaks olema tavalisest puhastusgraafikust prioriteetne. Üksainus tõsine tolmujuhtum võib koguda sama palju tolmu, kui tavaliselt kogu kuu jooksul.
Kasutage puhastuspäästikuna jõudlussuhet (PR).
Kui PV-süsteemil on jälgimisplatvorm, võib jõudlussuhte (PR) alusel puhastamise käivitamine olla säästlikum kui kindla ajakava järgimine.
Praktiline lähenemisviis on luua PR-kõver ja kaaluda puhastamist, kui mõõdetud PR langeb 2% võrreldes algtasemega. See lävi võib aidata tuvastada võimalikke määrdumiskaod, vältides samas tarbetut puhastamist.
Kuid PR võib väheneda ka inverteri efektiivsuse muutuste, mooduli temperatuuri, seadmete rikete, halvenemise või muude töötingimuste tõttu. Neid tegureid tuleks enne määrdumise seostamist uurida.
BIPV katusepuhastusmeetodid: kulude võrdlus
Levinud puhastusmeetodid
| Puhastusmeetod | Vee tarbimine | Suhteline kulu | Tüüpilised rakendused | Puhastusjõudlus |
| Käsitsi puhastamine pehmete harjastega harja ja veega | 1–2 l mooduli kohta | kõrge; töömahukas | Väikesed katused ja keerukad katusegeomeetriad | Suurepärane |
| Keemilise puhastuse robotid | Mitte ühtegi | Keskmine; suhteliselt kõrge alginvesteering | Suured lamedad katused ja maapealsed fotoelektrijaamad | Hea |
| Veepihustusrobotid | 0,5–1 L mooduli kohta | Keskmine | Suured äri- ja tööstuskatused | Väga hea |
| Puhastus drooni abil | Madal | Kõrge | Kõrgendatud või raskesti ligipääsetavad katused | Mõõdukas |
| Kuivharjamine või vibratsioonipõhine tolmueemaldus | Mitte ühtegi | Madal | Veepuuduses piirkonnad | Mõõdukas |
Iga-aastane puhastuskulu jääb tavaliselt vahemikku 0,005–0,02 dollarit vatti kohta, olenevalt katuse ligipääsetavusest, tööjõukuludest ja kasutatavast puhastusmeetodist.
Tmäärdumisvastaste katete roll
Määrdumisvastased katted, sealhulgas hüdrofiilsed ja hüdrofoobsed nanokatted, ei asenda puhastamist. Selle asemel aitavad need vähendada mustuse kogunemist ja pikendada puhastusintervalle.
Välikatsed on näidanud, et määrdumisevastase kattega PV-moodulid koguvad puhastustsüklite vahel 30–40% vähem tolmu kui katmata moodulid. Siiski on teatatud katte kasutusiga märkimisväärselt erinev, ulatudes 18–24 kuust 3–5 aastani. Tegelikku vastupidavust tuleks kontrollida tarnija katseandmete põhjal.
Kuigi määrdumisvastased katted nõuavad suhteliselt suuri esialgseid investeeringuid, võivad need pikas perspektiivis vähendada puhastustoimingute arvu ligikaudu ühe kolmandiku võrra. Kuivades ja tolmustes piirkondades võib investeering olla sageli majanduslikult õigustatud.
Neli levinud BIPV katusepuhastusviga
Kareda vee kasutamine
See võib olla üks kulukamaid puhastusvigu.
Kui põhjavees lahustunud tahkete ainete (TDS) kogukontsentratsioon on üle 500 ppm, võib kuumale klaasile pihustatud vesi kiiresti aurustuda, jättes kaltsiumi ja magneesiumi ladestused. Pärast 3–4 puhastustsüklit võivad need ladestused põhjustada klaasi valguse läbilaskvuse püsivat 2–4% vähenemist ja neid võib olla raske või võimatu eemaldada.
Soovitatav tava: kasutage pöördosmoosi (RO) vett või deioniseeritud vett, mille TDS on kontrollitud alla 50 ppm.
Puhastamine keskpäevase kuumuse ajal
Külma vee pihustamine PV-moodulitele temperatuuril üle 60°C võib tekitada klaasis termilist pinget, mis võib põhjustada mikropragusid või raskematel juhtudel klaasi purunemist.
Soovitatav tava: puhastada varahommikul või hilisel pärastlõunal, kui mooduli temperatuur on ümbritseva õhu temperatuurile lähemal.
Liiga sagedane puhastamine
Vähemäärdunud keskkondades võib igakuine puhastamine maksta rohkem, kui täiendav elektritootmine väärt on. Teine murekoht on pinna kulumine. Kuivharjamine ja kraapimine võivad jätta klaasile mikroskoopilised kriimud. Aja jooksul võivad need kriimustused vähendada valguse läbilaskvust, mis võib puhastamisest saadavat kasu kompenseerida.
Puhastusvahendite kasutamine
Mõned puhastusvahendid võivad kahjustada klaasil olevat peegeldusvastast (AR) katet. AR-katted võivad sõltuvalt tootest parandada valguse läbilaskvust ligikaudu 2–3%. Kui kate on kahjustatud, võib osa sellest jõudlusest jäädavalt kaduma.
Soovitatav tava: kasutage puhast vett ja pehmete harjastega harja. Kangekaelsete saasteainete, nagu lindude väljaheited või puumahl, puhastamiseks kasutage kahjustatud ala puhastamiseks veega niisutatud pehmet lappi.
Kolm disainiotsust, mis võivad koristamiskulusid vähendada
Katusekalde- ja drenaažiteed
Katusepinnad, mille kaldenurk on 15° või rohkem, saavad kasu raskusjõust tingitud äravoolust, aidates eemaldada osa kogunenud tolmust ja parandades loomulikku puhastust sobivates vihmatingimustes.
Drenaažiteed tuleks kavandada nii, et vesi ei jääks seisma. Kui seisev vesi aurustub, võib see jätta veeplekke ja mineraalide ladestusi, mida on raskem eemaldada kui lahtist tolmu.
Juurdepääsuteede puhastamine
Suurte katuste puhul tuleks algusest peale kaasata puhastusrajad ja ohutud juurdepääsuteed. Ilma spetsiaalsete juurdepääsuteedeta võivad puhastuskulud kahekordistuda, kuna seadmed ei jõua tõhusalt katusele ja voolikud ei pruugi kõiki alasid katta.
Arvestada tuleb ka ohutusega, sealhulgas kaitsepiirded, päästerõnga kinnituspunktid ja asjakohased kukkumiskaitsesüsteemid.
Hooldusühendused
Veevarustuse ühenduste, äravoolu väljalaskeavade ja seadmete ladustamisalade jaoks varu ruumi. Need sätted on ehituse käigus üldiselt odavad. Nende paigaldamine pärast kasutuselevõttu võib nõuda valmis katuse muutmist, mis suurendab nii kulusid kui ka tööhäireid.
Korduma kippuvad küsimused
Q1: Kas BIPV katused vajavad puhastamist? Mille poolest erinevad need tavapärastest PV-süsteemidest?
Jah. Kuna BIPV moodulid moodustavad osa katusest, tuleb puhastamisel arvestada mitte ainult elektritootmisega, vaid ka katuse välimuse ja veekindlusega. Üks peamisi erinevusi on see, et BIPV moodulid ei ole sageli mõeldud jalaliiklust toetama ja mõnel tootel on spetsiifilised kandevõime piirangud. Seetõttu peavad puhastamise juurdepääsuteed ja protseduurid olema spetsiaalselt süsteemi jaoks ette nähtud.
Q2: Kas vihmasadu võib asendada käsitsi puhastamise?
Osaliselt. Vihm võib lahtise tolmu maha pesta, kuid see on üldiselt ebaefektiivne tõrksate saasteainete, nagu lindude väljaheited, puumahl ja tööstuslikud õlijäägid, vastu. Isegi vihmastes piirkondades võib käsitsi puhastamine olla vajalik 1–2 korda aastas.
Q3: Kas puhastamine võib kahjustada PV-mooduleid?
Õige puhastamine peaks kahjustuste riski minimeerima. Peamisteks riskideks on karedast veest põhjustatud maavarade ladestumine, kuumade moodulite külma veega puhastamisel tekkiv termiline stress ning abrasiivsete materjalide või kõvade harjastega harjade põhjustatud kriimustused. Tootja puhastusjuhiste järgimine ja nende tavade vältimine võib aidata mooduleid kaitsta.
Kasutage seda lihtsat valemit: puhastuskulude suhe = aastane puhastuskulu ÷ (aastane määrdumiskadu × aastane elektritulu)
Suhtarv alla 1 näitab, et hinnanguline kaetav tulukaotus ületab puhastuskulusid, mis viitab sellele, et puhastamine võib olla majanduslikult kasulik. Kuivades piirkondades võib see suhe olla umbes 0,5, vihmastes piirkondades võib see läheneda 1-le või ületada seda.
K5: Kas määrdumisvastased katted on investeeringut väärt?
Need võivad olla kasulikud piirkondades, kus aastane määrdumiskadu ületab 8%. Mõned välikatsed on näidanud, et määrdumisvastased katted võivad vähendada tolmu kogunemist 30–40%, mis võib vähendada puhastamise sagedust. Madala määrdumistasemega piirkondades võib investeeringutasuvus siiski olla piiratud.
Kas vajate teie BIPV projekti asukohale kohandatud puhastusstrateegiat?
E-post: info@xzbesta.com
