Po a pastate integruotas fotovoltinis (BIPV) stogas yra įdiegta, viena iš lengviausiai nepastebimų O&M užduočių yra valymas.
Peržiūrimi projektai, tikrinama konstrukcija, išbandomas prijungimas prie tinklo. Tačiau valymui dažnai skiriama kur kas mažiau dėmesio. Tuo metu, kai savininkas pastebi energijos gamybos sumažėjimą, nešvarumų nuostoliai jau gali būti susikaupę per visus metus.
Šis vadovas atsako į tris pagrindinius klausimus: kiek energijos prarandama nevalius? Kaip dažnai reikia valyti BIPV stogą? O kaip jį išvalyti nepažeidžiant sistemos?
Valymo nepaisymo kaina: kiek energijos prarandama dėl nešvarumų?
Klimatas lemia nešvarumų nuostolių mastą
Užteršimo nuostoliai nėra fiksuoti. Jie priklauso nuo vietinių kritulių, ore esančių dulkių koncentracijos, modulio pasvirimo kampo, vėjo greičio ir kitų aplinkos sąlygų.
| Klimato zona | Metinis nešvarumų praradimas | Pagrindinės charakteristikos |
| Švarus klimatas su dažnais krituliais | 1–2 % | Lietus užtikrina natūralų švarą |
| Šiaurės rytų ir vidurio vakarų JAV | 2–4 % | Sezoninis nešvarumas, žiemą su sniegu |
| Pietvakarių JAV | 4–10 proc. | Sausos sąlygos ir ribotas kritulių kiekis |
| Centrinės Kalifornijos žemės ūkio sritys | 6–12 proc. | Žemės ūkio dulkės kartu su sausomis sąlygomis |
| Sausieji Indijos regionai, įskaitant Radžastaną | 8–15 proc. | Sausieji sezonai gali trukti iki devynių mėnesių |
| Artimieji Rytai | 12–25 proc. | Dažnos dulkių audros ir labai riboti krituliai |
| Pusiau sausringos vietovės, besiribojančios su Sachara | 15–30 proc. | Ekstremalios nešvarumų sąlygos |
Tas pats PV modulis gali patirti labai skirtingus metinius nešvarumų nuostolius Vokietijoje ir Saudo Arabijoje. Skirtumas gali būti daugiau nei dešimt kartų. Valymo strategijos neturėtų būti vienodai taikomos visose rinkose. Jie turi būti pritaikyti prie vietos klimato ir vietos sąlygų.
Kaip nešvarumai veikia PV našumą
Užteršimas veikia energijos gamybą trimis pagrindiniais mechanizmais.
Pirma: sumažintas šviesos pralaidumas. Dulkių dalelės sugeria ir atspindi įeinančią saulės šviesą, sumažindamos saulės elementus pasiekiančios šviesos kiekį ir sumažindamos galią.
Antra: Netiesinis veikimo pablogėjimas, kai kaupiasi nešvarumai. Kai nešvarumų tankis pasiekia tam tikrą lygį, poveikis našumui gali tapti sunkesnis. Esant 20 g/m² užteršimo tankiui, trumpojo jungimo srovė gali sumažėti 15–21 %, o efektyvumas gali sumažėti 15–35 %, priklausomai nuo bandymo sąlygų ir nusodinamos medžiagos savybių.
Trečia: lokalizuotos karštosios vietos, atsiradusios dėl netolygaus nešvarumo. Kai kai kuriose modulio vietose susikaupia žymiai daugiau nešvarumų nei kitose, gali atsirasti dalinis šešėliavimas. Užtemdytos ląstelės gali išsklaidyti energiją, o ne ją generuoti, sukurdamos vietines karštąsias vietas, kurios pagreitina medžiagos senėjimą ir gali sugadinti modulį.
Paprasta sąnaudų ir naudos analizė
Apsvarstykite 1 MW komercinę ir pramoninę BIPV stogo sistemą, darant prielaidą, kad per metus pagaminama 1200 MWh elektros energijos, o elektros kaina - 0,15 USD/kWh.
- Metinės elektros pajamos: maždaug 180 000 USD
- Pajamų praradimas 10% metinių užteršimo nuostolių: maždaug 18 000 USD
- Metinė valymo kaina 0,01 USD/W: maždaug 10 000 USD
Sausinguose regionuose valymo išlaidų grąža paprastai svyruoja nuo 1:1,5 iki 1:2. Lietinguose regionuose jis gali nukristi žemiau 1:1, todėl valymas bus neekonomiškas.
Kaip dažnai reikia valyti BIPV stogą?
Nustatykite valymo dažnumą pagal aplinką
| Aplinkos sąlygos | Siūlomas valymo dažnis | Pagrindiniai svarstymai |
| Vidutinis, lietingas klimatas, kai metinis kritulių kiekis viršija 800 mm | 1-2 kartus per metus | Daugiausia pašalinkite paukščių išmatas, medžių sulą ir kitus patvarius teršalus |
| Bendrosios pramonės zonos | 2-4 kartus per metus | Apsvarstykite pramoninių dulkių nusėdimo greitį |
| Miesto zonos ir vietos šalia pagrindinių kelių | 3-4 kartus per metus | Su eismu susijusios dalelės gali stipriai prilipti prie paviršių |
| Sausingi ir dulkėti regionai | Kartą per mėnesį sauso sezono metu | Apsvarstykite galimybę atlikti papildomą valymą per 48 valandas po dulkių audros, kai tai yra saugu ir praktiška |
| Itin sausi Artimųjų Rytų ir Šiaurės Afrikos regionai | Sausuoju metų laiku kas 1–2 savaites | Dėl dažnų dulkių gali prireikti atidžiau stebėti |
Vienas dažnai nepastebimas punktas: Valymas po dulkių audros turėtų būti svarbesnis už įprastą valymo grafiką. Vienas stiprus dulkių įvykis gali nusodinti tiek dulkių, kiek paprastai susikauptų per visą mėnesį.
Naudokite našumo santykį (PR) kaip valymo paleidiklį
Jei fotovoltinėje sistemoje yra stebėjimo platforma, suaktyvinti valymą pagal našumo koeficientą (PR) gali būti ekonomiškiau nei laikytis nustatyto grafiko.
Praktinis metodas yra nustatyti pradinę PR kreivę ir apsvarstyti valymą, kai išmatuotas PR sumažėja 2 %, palyginti su pradine linija. Ši riba gali padėti nustatyti galimus nešvarumų nuostolius ir išvengti nereikalingo valymo.
Tačiau PR taip pat gali sumažėti dėl keitiklio efektyvumo pokyčių, modulio temperatūros, įrangos gedimų, gedimo ar kitų veikimo sąlygų. Šie veiksniai turėtų būti ištirti prieš priskiriant nuosmukį nešvarumui.
BIPV stogo valymo metodai: išlaidų palyginimas
Įprasti valymo metodai
| Valymo būdas | Vandens suvartojimas | Santykinė kaina | Tipinės programos | Valymo efektyvumas |
| Rankinis valymas minkštų šerių šepečiu ir vandeniu | 1–2 l vienam moduliui | Aukštas; daug darbo reikalaujantis | Maži stogai ir sudėtingos stogų geometrijos | Puikiai |
| Cheminio valymo robotai | Nėra | Vidutinis; palyginti didelės pradinės investicijos | Dideli, plokšti stogai ir ant žemės montuojamos fotovoltinės elektrinės | Gerai |
| Vandenį purškiantys robotai | 0,5–1 l vienam moduliui | Vidutinis | Dideli komerciniai ir pramoniniai stogai | Labai gerai |
| Valymas dronu | Žemas | Aukštas | Paaukštinti arba sunkiai prieinami stogai | Vidutinis |
| Dulkių šalinimas sausu šepečiu arba vibracijos pagrindu | Nėra | Žemas | Regionai, kuriuose trūksta vandens | Vidutinis |
Metinės valymo išlaidos paprastai svyruoja nuo 0,005 USD iki 0,02 USD už vatą, atsižvelgiant į stogo prieinamumą, darbo sąnaudas ir naudojamą valymo metodą.
TNeužteršimo dangų vaidmuo
Neužteršimo dangos, įskaitant hidrofilines ir hidrofobines nanodangas, nepakeičia valymo. Vietoj to, jie padeda sumažinti nešvarumų kaupimąsi ir pailgina valymo intervalus.
Lauko bandymai parodė, kad PV moduliai su apsaugančiomis nuo nešvarumų dangomis sukaupia 30–40 % mažiau dulkių tarp valymo ciklų nei nepadengti moduliai. Tačiau nurodytas dangos naudojimo laikas labai skiriasi – nuo 18–24 mėnesių iki 3–5 metų. Tikrasis patvarumas turėtų būti patikrintas pagal tiekėjo bandymų duomenis.
Nors dangoms, apsaugančioms nuo nešvarumų, reikia palyginti didelių išankstinių investicijų, ilgainiui jos gali sumažinti valymo operacijų skaičių maždaug trečdaliu. Sausuose, dulkėtuose regionuose investicijos dažnai gali būti ekonomiškai pateisinamos.
Keturios dažniausios BIPV stogo valymo klaidos
Naudojant kietą vandenį
Tai gali būti viena brangiausių valymo klaidų.
Kai požeminio vandens bendra ištirpusių kietųjų medžiagų (TDS) koncentracija viršija 500 ppm, ant karšto stiklo užpurkštas vanduo gali greitai išgaruoti, palikdamas kalcio ir magnio nuosėdas. Po 3–4 valymo ciklų dėl šių nuosėdų stiklo šviesos pralaidumas gali sumažėti visam laikui 2–4%, todėl juos pašalinti gali būti sunku arba neįmanoma.
Rekomenduojama praktika: naudokite atvirkštinio osmoso (RO) vandenį arba dejonizuotą vandenį, kai TDS kontroliuojamas mažesnis nei 50 ppm.
Valymas per didžiausią vidurdienio karštį
Šalto vandens purškimas ant PV modulių aukštesnėje nei 60°C temperatūroje gali sukelti stiklo šiluminį įtampą, dėl kurios gali atsirasti mikro įtrūkimų arba, sunkiais atvejais, stiklas lūžti.
Rekomenduojama praktika: valykite anksti ryte arba vėlyvą popietę, kai modulio temperatūra yra artimesnė aplinkos temperatūrai.
Per dažnai valomas
Mažai užterštoje aplinkoje mėnesinis valymas gali kainuoti daugiau, nei verta papildomai gaminti elektros energiją. Kitas rūpestis yra paviršiaus susidėvėjimas. Sausas valymas ir grandymas gali palikti mikroskopinius įbrėžimus ant stiklo. Laikui bėgant šie įbrėžimai gali sumažinti šviesos pralaidumą, o tai gali kompensuoti valymo naudą.
Valymo priemonių naudojimas
Kai kurios valymo priemonės gali pažeisti antirefleksinę (AR) dangą ant stiklo. AR dangos gali pagerinti šviesos pralaidumą maždaug 2–3%, priklausomai nuo gaminio. Jei danga yra pažeista, dalis šios eksploatacinės savybės gali būti prarasta visam laikui.
Rekomenduojama praktika: naudokite švarų vandenį ir minkštų šerių šepetį. Dėl sunkiai įsisenėjusių teršalų, tokių kaip paukščių išmatos ar medžių sula, nuvalykite paveiktą vietą minkštu vandeniu sudrėkintu skudurėliu.
Trys dizaino sprendimai, galintys sumažinti valymo išlaidas
Stogo pasvirimo ir drenažo takai
Stogo paviršiams, kurių pasvirimo kampas yra 15° ar didesnis, gali būti naudingas gravitacijos nutekėjimas, padedantis pašalinti susikaupusias dulkes ir pagerinti natūralų valymą tinkamomis lietaus sąlygomis.
Drenažo takai turi būti suprojektuoti taip, kad būtų išvengta vandens stovėjimo. Išgaravęs stovintis vanduo gali palikti vandens dėmes ir mineralų nuosėdas, kurias pašalinti yra sunkiau nei birias dulkes.
Prieigos kelių valymas
Dideliems stogams nuo pat pradžių į projektą turėtų būti įtraukti valymo maršrutai ir saugūs privažiavimo takai. Neturint tam skirtų prieigos kelių, valymo išlaidos gali padvigubėti, nes įranga negali efektyviai pasiekti stogo, o žarnos gali neaprėpti visų sričių.
Taip pat reikia atsižvelgti į saugumą, įskaitant apsauginius turėklus, gelbėjimo juostos tvirtinimo taškus ir atitinkamas apsaugos nuo kritimo sistemas.
Priežiūros jungtys
Rezervuokite vietą vandens tiekimo jungtims, drenažo išvadams ir įrangos laikymo aikštelėms. Šios nuostatos paprastai yra nebrangios statybos metu. Pradėjus eksploatuoti jas montuoti, gali prireikti modifikuoti užbaigtą stogą, todėl padidės sąnaudos ir veiklos sutrikimai.
Dažnai užduodami klausimai
1 klausimas: ar BIPV stogus reikia valyti? Kuo jos skiriasi nuo įprastų PV sistemų?
Taip. Kadangi BIPV moduliai yra paties stogo dalis, valant reikia atsižvelgti ne tik į energijos gamybą, bet ir į stogo išvaizdą bei hidroizoliaciją. Vienas iš pagrindinių skirtumų yra tas, kad BIPV moduliai dažnai nėra skirti pėsčiųjų srautui palaikyti, o kai kuriems produktams taikomi specifiniai apkrovos apribojimai. Todėl valymo prieigos keliai ir procedūros turi būti specialiai sukurti sistemai.
2 klausimas: ar lietus gali pakeisti rankinį valymą?
Iš dalies. Lietus gali nuplauti birias dulkes, tačiau paprastai jis yra neveiksmingas nuo užsispyrusių teršalų, tokių kaip paukščių išmatos, medžių sultys ir pramoninės alyvos likučiai. Net ir lietinguose regionuose gali prireikti valyti rankiniu būdu 1–2 kartus per metus.
3 klausimas: Ar valymas gali sugadinti PV modulius?
Tinkamas valymas turėtų sumažinti žalos riziką. Pagrindinė rizika yra mineralų nuosėdos, atsirandančios dėl kieto vandens, terminis įtempis, kurį sukelia karštų modulių plovimas šaltu vandeniu, ir įbrėžimai, atsirandantys dėl abrazyvinių medžiagų arba kietų šerių šepečių. Gamintojo valymo instrukcijų laikymasis ir šios praktikos vengimas gali padėti apsaugoti modulius.
Naudokite šią paprastą formulę: valymo išlaidų santykis = metinės valymo išlaidos ÷ (metinis nešvarumų nuostolis × metinės pajamos už elektrą)
Santykis, mažesnis nei 1, rodo, kad apskaičiuotos atsiperkamosios pajamos viršija valymo išlaidas, o tai rodo, kad valymas gali būti ekonomiškai naudingas. Sausringuose regionuose šis santykis gali būti apie 0,5, o lietinguose regionuose – artėti arba viršyti 1.
5 klausimas: ar verta investuoti į nešvarumus apsaugančias dangas?
Jie gali būti naudingi regionuose, kur metiniai nešvarumų nuostoliai viršija 8%. Kai kurie lauko bandymai parodė, kad nešvarumų apsaugančios dangos gali sumažinti dulkių kaupimąsi 30–40 %, todėl gali sumažėti valymo dažnis. Tačiau vietovėse, kuriose yra mažai užterštumo, investicijų grąža gali būti ribota.
Reikia valymo strategijos, pritaikytos jūsų BIPV projekto vietai?
paštas: info@xzbesta.com
