Kun a rakennukseen integroitu aurinkosähkö (BIPV) katto on asennettu, yksi helpoimmin huomiotta jäävistä O&M-tehtävistä on siivous.
Suunnitelmat käyvät läpi, rakentaminen tarkastetaan ja verkkoliitäntä testataan. Mutta siivoamiseen kiinnitetään usein paljon vähemmän huomiota. Kun omistaja huomaa sähköntuotannon laskun, likahäviöitä voi olla kertynyt jo kokonaisen vuoden ajalta.
Tämä opas vastaa kolmeen avainkysymykseen: Kuinka paljon sähköntuotantoa menetetään ilman puhdistusta? Kuinka usein BIPV-katto tulee puhdistaa? Ja miten se voidaan puhdistaa vahingoittamatta järjestelmää?
Siivouksen laiminlyönnistä aiheutuvat kustannukset: kuinka paljon energiaa menetetään likaantumiseen?
Ilmasto määrittää likaantumishäviöiden asteikon
Likaisuushäviöitä ei ole kiinteitä. Ne riippuvat paikallisesta sateesta, ilman pölypitoisuudesta, moduulin kallistuskulmasta, tuulen nopeudesta ja muista ympäristöolosuhteista.
| Ilmastoalue | Vuotuinen likaantuminen | Tärkeimmät ominaisuudet |
| Puhdas ilmasto, jossa sataa usein | 1 %–2 % | Sateet tarjoavat merkittävän luonnollisen siivouksen |
| Yhdysvaltojen koillis- ja keskilänsiosassa | 2–4 % | Kausiluonteinen likaisuus, talvella lunta |
| Lounais-Yhdysvallat | 4–10 % | Kuivat olosuhteet ja rajoitettu sademäärä |
| Keski-Kalifornian maatalousalueet | 6–12 % | Maatalouspöly yhdistettynä kuiviin olosuhteisiin |
| Intian kuivilla alueilla, mukaan lukien Rajasthan | 8–15 % | Kuivat kaudet voivat kestää jopa yhdeksän kuukautta |
| Lähi-idässä | 12–25 % | Toistuvia pölymyrskyjä ja hyvin vähäistä sadetta |
| Puolikuivia alueita, jotka rajoittuvat Saharaan | 15–30 % | Äärimmäiset likaisuusolosuhteet |
Sama aurinkosähkömoduuli voi kokea dramaattisesti erilaisia vuotuisia likaantumia Saksassa ja Saudi-Arabiassa. Ero voi olla yli kymmenkertainen. Puhdistusstrategioita ei pitäisi soveltaa yhtenäisesti kaikilla markkinoilla. Ne on räätälöitävä paikallisen ilmaston ja paikan olosuhteiden mukaan.
Kuinka likaantuminen vaikuttaa aurinkosähkön suorituskykyyn
Likaantuminen vaikuttaa sähköntuotantoon kolmen päämekanismin kautta.
Ensimmäinen: Alennettu valonläpäisy. Pölyhiukkaset imevät ja heijastavat tulevaa auringonvaloa vähentäen aurinkokennoihin pääsevän valon määrää ja alentaen tehoa.
Toinen: Epälineaarinen suorituskyvyn heikkeneminen lian kertyessä. Kun likaantumistiheys saavuttaa tietyn tason, vaikutus suorituskykyyn voi olla vakavampi. Raportoidulla likaantumistiheydellä 20 g/m² oikosulkuvirta voi laskea 15–21 %, kun taas tehokkuus voi laskea 15–35 % riippuen testiolosuhteista ja kerrostetun materiaalin ominaisuuksista.
Kolmanneksi: Epätasaisesta likaantumisesta johtuvat paikalliset kuumat kohdat. Kun moduulin jotkin alueet keräävät huomattavasti enemmän likaa kuin toiset, voi esiintyä osittaista varjostusta. Varjostetut kennot voivat haihduttaa tehoa sen sijaan, että ne synnyttävät sitä, jolloin syntyy paikallisia kuumia kohtia, jotka nopeuttavat materiaalin vanhenemista ja voivat vahingoittaa moduulia.
Yksinkertainen kustannus-hyötyanalyysi
Harkitse 1 MW:n kaupallista ja teollista BIPV-kattojärjestelmää olettaen, että vuotuinen sähköntuotanto on 1 200 MWh ja sähkön hinta 0,15 dollaria/kWh.
- Vuotuinen sähkötulo: noin 180 000 dollaria
- Tulojen menetys 10 prosentin vuotuisella likaantuneella menetyksellä: noin 18 000 dollaria
- Vuotuinen siivousmaksu 0,01 dollaria/W: noin 10 000 dollaria
Kuivilla alueilla siivouskustannusten tuotto vaihtelee tyypillisesti välillä 1:1,5–1:2. Sateisilla alueilla se voi laskea alle 1:1, mikä tekee puhdistamisesta epätaloudellista.
Kuinka usein BIPV-katto tulisi puhdistaa?
Aseta puhdistustiheys ympäristön mukaan
| Ympäristöolosuhteet | Suositeltu puhdistustiheys | Tärkeimmät huomiot |
| Lauhkea, sateinen ilmasto, jossa vuotuinen sademäärä on yli 800 mm | 1-2 kertaa vuodessa | Poistaa pääasiassa lintujen jätökset, puiden mehu ja muut pysyvät epäpuhtaudet |
| Yleiset teollisuusalueet | 2-4 kertaa vuodessa | Harkitse teollisuuden pölylaskeumaa |
| Kaupunkialueet ja kohteet pääteiden lähellä | 3-4 kertaa vuodessa | Liikenteeseen liittyvät hiukkaset voivat tarttua voimakkaasti pintoihin |
| Kuivat ja pölyiset alueet | Kerran kuukaudessa kuivana aikana | Harkitse lisäpuhdistusta 48 tunnin sisällä pölymyrskyn jälkeen, kun se on turvallista ja käytännöllistä |
| Erittäin kuivia alueita Lähi-idässä ja Pohjois-Afrikassa | Kuivakaudella 1-2 viikon välein | Usein esiintyvät pölytapahtumat saattavat vaatia tehokkaampaa valvontaa |
Yksi usein huomiotta jäänyt kohta: Pölymyrskyn jälkeisen siivouksen tulee olla etusijalla tavanomaiseen siivousaikatauluun nähden. Yksi vakava pölytapahtuma voi kerääntyä niin paljon pölyä kuin normaalisti kertyy koko kuukauden aikana.
Käytä suoritussuhdetta (PR) puhdistuskäynnistimenä
Jos aurinkosähköjärjestelmässä on valvontaalusta, puhdistuksen käynnistäminen suorituskykysuhteen (PR) perusteella voi olla taloudellisempaa kuin kiinteän aikataulun noudattaminen.
Käytännön lähestymistapa on luoda PR-peruskäyrä ja harkita puhdistusta, kun mitattu PR laskee 2 % perusviivaan verrattuna. Tämä kynnys voi auttaa tunnistamaan mahdolliset likaantumishäviöt välttäen samalla tarpeetonta puhdistusta.
PR voi kuitenkin laskea myös invertterin tehokkuuden muutosten, moduulin lämpötilan, laitevikojen, huonontumisen tai muiden käyttöolosuhteiden vuoksi. Nämä tekijät tulee tutkia ennen kuin lasketaan likaantumisen syyksi.
BIPV-katon puhdistusmenetelmät: kustannusten vertailu
Yleiset puhdistusmenetelmät
| Puhdistusmenetelmä | Veden kulutus | Suhteellinen hinta | Tyypilliset sovellukset | Puhdistusteho |
| Manuaalinen puhdistus pehmeäharjaisella harjalla ja vedellä | 1-2 L per moduuli | korkea; työvoimavaltainen | Pienet katot ja monimutkaiset kattogeometriat | Erinomainen |
| Kuivapesurobotit | Ei mitään | Keskikokoinen; suhteellisen korkea alkuinvestointi | Suuret, tasaiset katot ja maahan asennetut aurinkosähkölaitokset | Hyvä |
| Vettä suihkuttavat robotit | 0,5-1 L per moduuli | Keskikokoinen | Suuret kaupalliset ja teollisuuden katot | Erittäin hyvä |
| Drone-avusteinen siivous | Matala | Korkea | Korkeat tai vaikeapääsyiset katot | Kohtalainen |
| Kuivaharjaus tai tärinäpohjainen pölynpoisto | Ei mitään | Matala | Alueet, joissa on niukasti vettä | Kohtalainen |
Vuotuiset siivouskustannukset ovat tyypillisesti 0,005–0,02 dollaria wattia kohden, riippuen katon saavutettavuudesta, työvoimakustannuksista ja käytetystä puhdistusmenetelmästä.
THän Likaantumista ehkäisevien pinnoitteiden rooli
Likaantumista estävät pinnoitteet, mukaan lukien hydrofiiliset ja hydrofobiset nanopinnoitteet, eivät korvaa puhdistusta. Sen sijaan ne auttavat vähentämään lian kertymistä ja pidentää puhdistusvälejä.
Kenttätesteissä on raportoitu, että likaantumista estävällä pinnoitteella varustetut aurinkosähkömoduulit keräävät 30–40 % vähemmän pölyä puhdistusjaksojen välillä kuin päällystämättömät moduulit. Pinnoitteiden raportoitu käyttöikä vaihtelee kuitenkin huomattavasti, 18–24 kuukaudesta 3–5 vuoteen. Todellinen kestävyys tulee verrata toimittajan testitietoihin.
Vaikka likaantumisenestopinnoitteet vaativat suhteellisen suuria ennakkoinvestointeja, ne voivat vähentää puhdistustoimenpiteiden määrää noin kolmanneksella pitkällä aikavälillä. Kuivilla, pölyisillä alueilla investointi voi usein olla taloudellisesti perusteltua.
Neljä yleistä BIPV-katonpuhdistusvirhettä
Kovan veden käyttö
Tämä voi olla yksi kalleimmista puhdistusvirheistä.
Kun pohjaveden liuenneiden kiintoaineiden kokonaispitoisuus (TDS) on yli 500 ppm, kuumalle lasille suihkutettu vesi voi haihtua nopeasti jättäen kalsium- ja magnesiumkerrostumia. 3–4 puhdistusjakson jälkeen nämä kerrostumat voivat heikentää lasin valonläpäisykykyä pysyvästi 2–4 %, ja niitä voi olla vaikea tai mahdoton poistaa.
Suositeltu käytäntö: Käytä käänteisosmoosivettä (RO) tai deionisoitua vettä, jonka TDS on säädetty alle 50 ppm:n.
Siivous keskipäivän ruuhkan aikana
Kylmän veden ruiskuttaminen PV-moduuleille yli 60 °C:n lämpötiloissa voi aiheuttaa lämpöjännitystä lasiin, mikä voi aiheuttaa mikrohalkeamia tai vaikeissa tapauksissa lasin rikkoutumisen.
Suositeltu käytäntö: Puhdista aikaisin aamulla tai myöhään iltapäivällä, kun moduulin lämpötilat ovat lähempänä ympäristön lämpötilaa.
Siivotaan liian usein
Vähän likaisissa ympäristöissä kuukausittainen siivous voi maksaa enemmän kuin ylimääräinen sähköntuotanto kannattaa. Toinen huolenaihe on pinnan kuluminen. Kuivaharjaus ja kaapiminen voivat jättää lasiin mikroskooppisia naarmuja. Ajan myötä nämä naarmut voivat heikentää valonläpäisykykyä, mikä saattaa kumota puhdistuksen hyödyt.
Puhdistusaineiden käyttö
Jotkut puhdistusaineet voivat vahingoittaa lasin heijastamatonta (AR) pinnoitetta. AR-pinnoitteet voivat parantaa valonläpäisyä noin 2–3 % tuotteesta riippuen. Jos pinnoite vaurioituu, osa tästä suorituskyvystä voi kadota pysyvästi.
Suositeltu käytäntö: Käytä puhdasta vettä ja pehmeäharjaista harjaa. Pinttyneiden epäpuhtauksien, kuten lintujen jätökset tai puiden mehu, puhdistamiseen vaurioitunut alue pehmeällä vedellä kostutetulla liinalla.
Kolme suunnittelupäätöstä, jotka voivat vähentää siivouskustannuksia
Katon kallistus ja viemärireitit
Kattopinnat, joiden kallistuskulma on 15° tai enemmän, voivat hyötyä painovoima-avusteisesta valumisesta, mikä auttaa poistamaan kerääntynyttä pölyä ja parantamaan luonnollista puhdistusta sopivissa sadeolosuhteissa.
Viemäröintireitit tulee suunnitella estämään veden seisominen. Kun seisova vesi haihtuu, se voi jättää vesitahroja ja mineraaliesiintymiä, joita on vaikeampi poistaa kuin irtonaista pölyä.
Kulkureittien puhdistaminen
Suurien kattojen osalta puhdistusreitit ja turvalliset kulkureitit tulee sisällyttää suunnitteluun alusta alkaen. Ilman erillisiä kulkureittejä puhdistuskustannukset voivat kaksinkertaistua, koska laitteet eivät pääse kattoon tehokkaasti ja letkut eivät välttämättä kata kaikkia alueita.
Turvallisuus on myös otettava huomioon, mukaan lukien suojakaiteet, turvaköyden kiinnityspisteet ja asianmukaiset putoamissuojajärjestelmät.
Huoltoliitännät
Varaa tilaa vesiliitäntöille, viemäröintiaukoille ja laitevarastoalueille. Nämä määräykset ovat yleensä edullisia sisällyttää rakentamisen aikana. Niiden jälkiasennus käyttöönoton jälkeen saattaa edellyttää muutoksia valmiiseen kattoon, mikä lisää sekä kustannuksia että toimintahäiriöitä.
Usein kysytyt kysymykset
Q1: Tarvitsevatko BIPV-katot puhdistusta? Miten ne eroavat perinteisistä aurinkosähköjärjestelmistä?
Kyllä. Koska BIPV-moduulit ovat osa itse kattoa, puhdistuksessa tulee huomioida sähköntuoton lisäksi myös katon ulkonäkö ja vedeneristys. Yksi keskeinen ero on, että BIPV-moduuleja ei useinkaan ole suunniteltu tukemaan jalankulkuliikennettä, ja joillakin tuotteilla on erityisiä kantokykyrajoituksia. Siivousreitit ja -toimenpiteet on siksi suunniteltava erityisesti järjestelmää varten.
Q2: Voiko sade korvata manuaalisen puhdistuksen?
Osittain. Sade voi pestä pois irtonaisen pölyn, mutta se ei yleensä ole tehokasta pinttyneitä epäpuhtauksia, kuten lintujen ulosteita, puiden mehua ja teollisuusöljyjäämiä vastaan. Myös sateisilla alueilla manuaalinen puhdistus voi silti olla tarpeen 1–2 kertaa vuodessa.
Q3: Voiko puhdistus vahingoittaa PV-moduuleja?
Oikean puhdistuksen pitäisi minimoida vaurioiden riski. Tärkeimmät riskit ovat kovan veden aiheuttamat mineraaliesiintymät, kuuman moduulin kylmällä vedellä puhdistuksesta aiheutuva lämpörasitus sekä hankaavien materiaalien tai kovien harjasten aiheuttamat naarmut. Valmistajan puhdistusohjeiden noudattaminen ja näiden käytäntöjen välttäminen voi auttaa suojaamaan moduuleja.
Käytä tätä yksinkertaista kaavaa: Siivouskustannussuhde = vuotuinen puhdistuskustannus ÷ (vuotuinen likaantuminen × vuotuinen sähkötulo)
Suhdeluku alle 1 tarkoittaa, että arvioitu kerrytettävissä oleva tulonmenetys ylittää siivouskustannukset, mikä viittaa siihen, että siivous voi olla taloudellisesti kannattavaa. Kuivilla alueilla suhde voi olla noin 0,5, kun taas sateisilla alueilla se voi lähestyä tai ylittää 1:n.
Q5: Ovatko likaantumista estävät pinnoitteet investoinnin arvoisia?
Ne voivat olla hyödyllisiä alueilla, joilla vuotuiset likaantumishäviöt ylittävät 8 %. Jotkut kenttätestit ovat raportoineet, että likaantumista estävät pinnoitteet voivat vähentää pölyn kertymistä 30–40 %, mikä saattaa vähentää puhdistustiheyttä. Alueilla, joilla on alhainen likaisuus, sijoitetun pääoman tuotto voi kuitenkin olla rajallinen.
Tarvitsetko BIPV-projektisi sijaintiin räätälöidyn puhdistusstrategian?
Sähköposti: info@xzbesta.com
