پس از یک سقف فتوولتائیک یکپارچه ساختمان (BIPV). نصب شده است، یکی از کارهای O&M که به راحتی نادیده گرفته می شود، تمیز کردن است.
طرح ها مورد بازبینی قرار می گیرند، ساخت و ساز بررسی می شود و اتصال شبکه آزمایش می شود. اما تمیز کردن اغلب کمتر مورد توجه قرار می گیرد. تا زمانی که مالک متوجه کاهش تولید برق شود، ممکن است تلفات کثیفی در طول یک سال تمام انباشته شده باشد.
این راهنما به سه سوال کلیدی پاسخ می‌دهد: چقدر تولید برق بدون تمیز کردن از بین می‌رود؟ سقف BIPV هر چند وقت یکبار باید تمیز شود؟ و چگونه می توان آن را بدون آسیب رساندن به سیستم تمیز کرد؟
هزینه غفلت از تمیز کردن: چقدر انرژی در اثر کثیف شدن از بین می رود؟
آب و هوا مقیاس تلفات خاک را تعیین می کند
تلفات خاک ثابت نیست. آنها به بارندگی محلی، غلظت گرد و غبار موجود در هوا، زاویه شیب ماژول، سرعت باد و سایر شرایط محیطی بستگی دارند.
| منطقه آب و هوا | از دست دادن خاک سالیانه | ویژگی های کلیدی |
| آب و هوای پاک با بارندگی مکرر | 1٪ - 2٪ | بارندگی تمیز کردن طبیعی قابل توجهی را فراهم می کند |
| شمال شرقی و غرب میانه ایالات متحده | 2٪ - 4٪ | خاکی فصلی، همراه با برف در زمستان |
| جنوب غربی ایالات متحده | 4٪ - 10٪ | شرایط خشک و بارندگی محدود |
| مناطق کشاورزی کالیفرنیای مرکزی | 6٪ - 12٪ | گرد و غبار کشاورزی همراه با شرایط خشک |
| مناطق خشک هند، از جمله راجستان | 8٪ - 15٪ | فصول خشک می تواند تا نه ماه ادامه داشته باشد |
| خاورمیانه | 12٪ - 25٪ | طوفان گرد و غبار مکرر و بارندگی بسیار محدود |
| مناطق نیمه خشک در مجاورت صحرا | 15٪ - 30٪ | شرایط خاکی شدید |
یک ماژول PV ممکن است تلفات سالانه بسیار متفاوتی را در آلمان و عربستان سعودی تجربه کند. تفاوت می تواند بیش از ده برابر باشد. استراتژی های تمیز کردن نباید به طور یکسان در سراسر بازار اعمال شود. آنها باید متناسب با آب و هوای محلی و شرایط محل باشند.
چگونه خاک بر عملکرد PV تأثیر می گذارد
خاک از طریق سه مکانیسم اصلی بر تولید برق تأثیر می گذارد.
اول: کاهش انتقال نور. ذرات گرد و غبار نور خورشید ورودی را جذب و منعکس می کنند و میزان نوری را که به سلول های خورشیدی می رسد کاهش می دهد و توان خروجی را کاهش می دهد.
دوم: تخریب عملکرد غیرخطی با تجمع کثیفی. هنگامی که چگالی خاک به سطح معینی می رسد، تأثیر آن بر عملکرد می تواند شدیدتر شود. در چگالی خاکی گزارش شده 20 گرم بر متر مربع، جریان اتصال کوتاه ممکن است 15٪ تا 21٪ کاهش یابد، در حالی که راندمان ممکن است 15٪ تا 35٪ کاهش یابد، بسته به شرایط آزمایش و ویژگی های مواد رسوب شده.
سوم: نقاط داغ موضعی ناشی از کثیفی ناهموار. هنگامی که برخی از نواحی یک ماژول به طور قابل توجهی آلودگی بیشتری نسبت به سایرین جمع می کنند، سایه جزئی ممکن است رخ دهد. سلول‌های سایه‌دار ممکن است به جای تولید انرژی، انرژی را از بین ببرند و نقاط داغ موضعی ایجاد کنند که پیری مواد را تسریع کرده و به طور بالقوه به ماژول آسیب می‌رسانند.
تجزیه و تحلیل ساده هزینه-فایده
یک سیستم 1 مگاواتی تجاری و صنعتی روی پشت بام BIPV را در نظر بگیرید، با فرض تولید برق سالانه 1200 مگاوات ساعت و قیمت برق 0.15 دلار در هر کیلووات ساعت.
- درآمد سالانه برق: تقریباً 180000 دلار
- از دست دادن درآمد با 10 درصد از دست دادن کثیفی سالانه: تقریباً 18000 دلار
- هزینه تمیز کردن سالانه 0.01 دلار / وات: تقریباً 10000 دلار
در مناطق خشک، بازده هزینه های نظافت معمولاً از 1:1.5 تا 1:2 متغیر است. در مناطق بارانی، ممکن است کمتر از 1:1 باشد که نظافت را غیراقتصادی می کند.
سقف BIPV را هر چند وقت یکبار باید تمیز کرد؟
فرکانس تمیز کردن را با توجه به محیط تنظیم کنید
| شرایط محیطی | فرکانس پیشنهادی تمیز کردن | ملاحظات کلیدی |
| آب و هوای معتدل و پرباران با بارندگی سالانه بالای 800 میلی متر | 1-2 بار در سال | عمدتاً فضولات پرندگان، شیره درختان و سایر آلاینده های پایدار را حذف کنید |
| مناطق صنعتی عمومی | 2-4 بار در سال | میزان رسوب گرد و غبار صنعتی را در نظر بگیرید |
| مناطق شهری و مکان های نزدیک به جاده های اصلی | 3-4 بار در سال | ذرات مرتبط با ترافیک ممکن است به شدت به سطوح بچسبند |
| مناطق خشک و غبارآلود | یک بار در ماه در فصل خشک | در صورت ایمن و عملی، ظرف 48 ساعت پس از طوفان گرد و غبار، تمیز کردن اضافی را در نظر بگیرید |
| مناطق بسیار خشک در خاورمیانه و شمال آفریقا | هر 1-2 هفته در فصل خشک | رویدادهای گرد و غبار مکرر ممکن است نیاز به نظارت شدیدتری داشته باشد |
نکته ای که اغلب نادیده گرفته می شود: تمیز کردن پس از طوفان گرد و غبار باید نسبت به برنامه منظم تمیز کردن اولویت داشته باشد. یک رویداد گرد و غبار شدید می‌تواند به اندازه‌ای که معمولاً در طول یک ماه انباشته می‌شود، گرد و غبار ایجاد کند.
از نسبت عملکرد (PR) به عنوان یک ماشه تمیز کردن استفاده کنید
اگر سیستم PV دارای یک پلت فرم نظارت باشد، راه‌اندازی تمیز کردن بر اساس نسبت عملکرد (PR) می‌تواند اقتصادی‌تر از پیروی از یک برنامه زمان‌بندی ثابت باشد.
یک رویکرد عملی ایجاد یک منحنی PR پایه و در نظر گرفتن تمیز کردن زمانی است که PR اندازه گیری شده 2٪ نسبت به خط پایه کاهش می یابد. این آستانه می تواند به شناسایی تلفات احتمالی کثیفی کمک کند و در عین حال از تمیز کردن غیر ضروری جلوگیری کند.
با این حال، PR همچنین می تواند به دلیل تغییرات راندمان اینورتر، دمای ماژول، خطاهای تجهیزات، تخریب یا سایر شرایط عملیاتی کاهش یابد. این عوامل باید قبل از نسبت دادن کاهش به کثیفی بررسی شوند.
روش های تمیز کردن سقف BIPV: مقایسه هزینه
روش های متداول تمیز کردن
| روش تمیز کردن | مصرف آب | هزینه نسبی | برنامه های کاربردی معمولی | عملکرد تمیز کردن |
| تمیز کردن دستی با برس نرم و آب | 1-2 لیتر در هر ماژول | بالا؛ کار فشرده | پشت بام های کوچک و هندسه های پیچیده سقف | عالی |
| ربات های خشک شویی | هیچ کدام | متوسط؛ سرمایه گذاری اولیه نسبتاً بالا | پشت بام های بزرگ و مسطح و نیروگاه های PV روی زمین | خوب |
| ربات های آب پاش | 0.5-1 لیتر در هر ماژول | متوسط | پشت بام های بزرگ تجاری و صنعتی | خیلی خوبه |
| تمیز کردن با پهپاد | کم | بالا | پشت بام های مرتفع یا صعب العبور | متوسط |
| مسواک زدن خشک یا حذف گرد و غبار مبتنی بر لرزش | هیچ کدام | کم | مناطق کم آب | متوسط |
هزینه نظافت سالانه معمولاً از 0.005 تا 0.02 دلار به ازای هر وات متغیر است که بستگی به دسترسی سقف، هزینه نیروی کار و روش تمیز کردن مورد استفاده دارد.
Tنقش پوشش های ضد لکه
پوشش های ضد لکه، از جمله پوشش های نانو آب دوست و آبگریز، جایگزینی برای تمیز کردن نیستند. در عوض، آنها به کاهش تجمع کثیفی و افزایش فواصل تمیز کردن کمک می کنند.
آزمایش‌های میدانی گزارش کرده‌اند که ماژول‌های PV با پوشش‌های ضد کثیفی 30 تا 40 درصد گرد و غبار کمتری را بین چرخه‌های تمیز کردن نسبت به ماژول‌های بدون پوشش جمع می‌کنند. با این حال، عمر خدمات پوشش گزارش شده به طور قابل توجهی متفاوت است، از 18 تا 24 ماه تا 3 تا 5 سال. دوام واقعی باید در برابر داده های تست تامین کننده تایید شود.
اگرچه پوشش های ضد لکه نیاز به سرمایه گذاری نسبتاً بالایی دارند، اما ممکن است تعداد عملیات تمیز کردن را در دراز مدت تقریباً یک سوم کاهش دهند. در مناطق خشک و پر گرد و غبار، سرمایه گذاری اغلب می تواند توجیه اقتصادی داشته باشد.
چهار اشتباه رایج در تمیز کردن سقف BIPV
استفاده از آب سخت
این می تواند یکی از پرهزینه ترین اشتباهات تمیز کردن باشد.
هنگامی که غلظت کل مواد جامد محلول در آب زیرزمینی (TDS) بالاتر از 500 پی پی ام باشد، آبی که روی شیشه داغ اسپری می شود ممکن است به سرعت تبخیر شود و رسوبات کلسیم و منیزیم باقی بماند. پس از 3-4 چرخه تمیز کردن، این رسوبات ممکن است باعث کاهش دائمی 2٪ تا 4٪ در عبور نور شیشه شوند و ممکن است حذف آن دشوار یا غیرممکن باشد.
روش توصیه شده: از آب اسمز معکوس (RO) یا آب دیونیزه شده با TDS زیر 50 ppm استفاده کنید.
نظافت در اوج گرمای ظهر
پاشیدن آب سرد بر روی ماژول های PV در دمای بالاتر از 60 درجه سانتی گراد می تواند استرس حرارتی را در شیشه ایجاد کند و به طور بالقوه باعث ایجاد ریزترک یا در موارد شدید شکستگی شیشه شود.
تمرین توصیه شده: در اوایل صبح یا اواخر بعد از ظهر، زمانی که دمای ماژول به دمای محیط نزدیک تر است، تمیز کنید.
تمیز کردن خیلی مکرر
در محیط های کم خاک، تمیز کردن ماهانه ممکن است بیش از ارزش تولید برق اضافی هزینه داشته باشد. نگرانی دیگر سایش سطح است. مسواک زدن و خراش دادن خشک می تواند خراش های میکروسکوپی روی شیشه ایجاد کند. با گذشت زمان، این خراش ها ممکن است عبور نور را کاهش دهند و به طور بالقوه مزایای تمیز کردن را خنثی کنند.
استفاده از پاک کننده ها
برخی از مواد تمیز کننده ممکن است به پوشش ضد انعکاس (AR) روی شیشه آسیب بزنند. پوشش‌های AR بسته به محصول می‌توانند انتقال نور را تقریباً ۲ تا ۳ درصد بهبود بخشند. اگر پوشش آسیب ببیند، ممکن است بخشی از این مزیت عملکرد برای همیشه از بین برود.
تمرین توصیه شده: از آب تمیز و یک برس نرم استفاده کنید. برای آلاینده های سرسخت، مانند مدفوع پرندگان یا شیره درختان، از یک پارچه نرم مرطوب شده با آب برای تمیز کردن ناحیه آسیب دیده استفاده کنید.
سه تصمیم طراحی که می تواند هزینه های تمیز کردن را کاهش دهد
شیب سقف و مسیرهای زهکشی
سطوح سقف با زاویه شیب 15 درجه یا بیشتر می توانند از رواناب به کمک گرانش بهره ببرند و به حذف مقداری گرد و غبار انباشته شده و بهبود تمیز کردن طبیعی در شرایط بارندگی مناسب کمک کنند.
مسیرهای زهکشی باید به گونه ای طراحی شوند که از آب ایستاده جلوگیری شود. هنگامی که آب راکد تبخیر می شود، می تواند لکه های آب و رسوبات معدنی را به جای بگذارد که از بین بردن آنها دشوارتر از گرد و غبار سست است.
تمیز کردن مسیرهای دسترسی
برای پشت بام های بزرگ، مسیرهای تمیز کردن و مسیرهای دسترسی ایمن باید از همان ابتدا در طراحی گنجانده شوند. بدون مسیرهای دسترسی اختصاصی، هزینه های نظافت به طور بالقوه می تواند دو برابر شود زیرا تجهیزات نمی توانند به طور موثر به سقف برسند و شیلنگ ها ممکن است همه مناطق را پوشش ندهند.
ایمنی نیز باید در نظر گرفته شود، از جمله نرده های محافظ، نقاط لنگر خط نجات، و سیستم های مناسب حفاظت از سقوط.
اتصالات تعمیر و نگهداری
فضایی را برای اتصالات تامین آب، خروجی های زهکشی و مکان های ذخیره سازی تجهیزات رزرو کنید. استفاده از این مقررات در طول ساخت و ساز عموماً ارزان است. مقاوم‌سازی آنها پس از راه‌اندازی ممکن است نیاز به تغییراتی در سقف تکمیل‌شده داشته باشد که باعث افزایش هزینه و اختلال در عملیات می‌شود.
سوالات متداول
Q1: آیا سقف های BIPV نیاز به تمیز کردن دارند؟ تفاوت آنها با سیستم های PV معمولی چیست؟
بله از آنجایی که ماژول های BIPV بخشی از خود سقف را تشکیل می دهند، تمیز کردن نه تنها باید تولید برق بلکه ظاهر سقف و ضد آب بودن را نیز در نظر بگیرد. یک تفاوت اصلی این است که ماژول های BIPV اغلب برای پشتیبانی از ترافیک پیاده طراحی نشده اند و برخی از محصولات محدودیت های باربری خاصی دارند. بنابراین، مسیرهای دسترسی و روش های تمیز کردن باید به طور خاص برای سیستم طراحی شوند.
Q2: آیا بارش می تواند جایگزین تمیز کردن دستی شود؟
تا حدی. باران می تواند گرد و غبار سست را از بین ببرد، اما به طور کلی در برابر آلاینده های سرسخت مانند فضولات پرندگان، شیره درختان و پسماندهای روغن صنعتی بی تاثیر است. حتی در مناطق بارانی، تمیز کردن دستی ممکن است 1 تا 2 بار در سال ضروری باشد.
Q3: آیا تمیز کردن می تواند به ماژول های PV آسیب برساند؟
تمیز کردن مناسب باید خطر آسیب را به حداقل برساند. خطرات اصلی شامل رسوبات معدنی ناشی از آب سخت، تنش حرارتی ناشی از تمیز کردن مدول‌های داغ با آب سرد، و خراش‌های ناشی از مواد ساینده یا برس‌های سخت است. پیروی از دستورالعمل های تمیز کردن سازنده و اجتناب از این روش ها می تواند به محافظت از ماژول ها کمک کند.
از این فرمول ساده استفاده کنید: نسبت هزینه تمیز کردن = هزینه تمیز کردن سالانه ÷ (تلفات سالیانه خاک × درآمد سالانه برق)
نسبت کمتر از 1 نشان می دهد که زیان درآمد قابل بازیافت تخمینی بیش از هزینه تمیز کردن است، که نشان می دهد تمیز کردن ممکن است از نظر اقتصادی ارزش داشته باشد. در مناطق خشک، این نسبت ممکن است حدود 0.5 باشد، در حالی که در مناطق بارانی ممکن است به 1 نزدیک شود یا از آن فراتر رود.
Q5: آیا پوشش های ضد لکه ارزش سرمایه گذاری را دارند؟
آنها ممکن است در مناطقی که تلفات سالیانه کثیفی بیش از 8٪ است مفید باشند. برخی از آزمایش‌های میدانی گزارش کرده‌اند که پوشش‌های ضد کثیفی می‌توانند تجمع گرد و غبار را 30 تا 40 درصد کاهش دهند، به طور بالقوه فرکانس تمیز کردن را کاهش می‌دهند. با این حال، در مناطقی با سطوح کم خاک، بازگشت سرمایه ممکن است محدود باشد.
به یک استراتژی تمیز کردن متناسب با محل پروژه BIPV خود نیاز دارید؟
ایمیل: info@xzbesta.com
