Pēc a ēkā integrēts fotoelementu (BIPV) jumts ir instalēts, viens no visvieglāk aizmirstamajiem O&M uzdevumiem ir tīrīšana.
Projekti tiek pārskatīti, konstrukcija tiek pārbaudīta un tīkla savienojums tiek pārbaudīts. Taču tīrīšanai bieži tiek pievērsta daudz mazāk uzmanības. Līdz brīdim, kad īpašnieks pamana elektroenerģijas ražošanas samazināšanos, netīrības zudumi jau var būt uzkrājušies visa gada laikā.
Šajā rokasgrāmatā ir sniegtas atbildes uz trim galvenajiem jautājumiem: cik daudz enerģijas tiek zaudēts bez tīrīšanas? Cik bieži jātīra BIPV jumts? Un kā to var iztīrīt, nesabojājot sistēmu?
Tīrīšanas neievērošanas izmaksas: cik daudz enerģijas tiek zaudēts piesārņojuma dēļ?
Klimats nosaka netīrumu zudumu mērogu
Netīrības zudumi nav fiksēti. Tie ir atkarīgi no vietējiem nokrišņiem, gaisā esošo putekļu koncentrācijas, moduļa slīpuma leņķa, vēja ātruma un citiem vides apstākļiem.
| Klimata zona | Ikgadējie netīrumu zudumi | Galvenās īpašības |
| Tīrs klimats ar biežiem nokrišņiem | 1%–2% | Nokrišņi nodrošina būtisku dabisko tīrīšanu |
| Amerikas Savienoto Valstu ziemeļaustrumi un vidusrietumi | 2%–4% | Sezonāla netīrība, ziemā ar sniegu |
| Amerikas Savienoto Valstu dienvidrietumi | 4%–10% | Sausie apstākļi un ierobežots nokrišņu daudzums |
| Centrālās Kalifornijas lauksaimniecības teritorijas | 6%–12% | Lauksaimniecības putekļi apvienojumā ar sausiem apstākļiem |
| Indijas sausie reģioni, tostarp Radžastāna | 8%–15% | Sausās sezonas var ilgt līdz deviņiem mēnešiem |
| Tuvie Austrumi | 12%–25% | Biežas putekļu vētras un ļoti ierobežots nokrišņu daudzums |
| Daļēji sausi apgabali, kas robežojas ar Sahāru | 15%–30% | Ekstrēmi netīrības apstākļi |
Viens un tas pats PV modulis Vācijā un Saūda Arābijā var piedzīvot krasi atšķirīgus ikgadējos netīrumu zudumus. Atšķirība var būt vairāk nekā desmitkārtīga. Tīrīšanas stratēģijas nevajadzētu piemērot vienādi visos tirgos. Tie ir jāpielāgo vietējam klimatam un vietas apstākļiem.
Kā netīrumi ietekmē PV veiktspēju
Netīrumi ietekmē elektroenerģijas ražošanu, izmantojot trīs galvenos mehānismus.
Pirmkārt: samazināta gaismas caurlaidība. Putekļu daļiņas absorbē un atstaro ienākošo saules gaismu, samazinot gaismas daudzumu, kas sasniedz saules baterijas, un samazinot jaudu.
Otrkārt: nelineāra veiktspējas pasliktināšanās, uzkrājoties netīrumiem. Kad netīrumu blīvums sasniedz noteiktu līmeni, ietekme uz veiktspēju var kļūt spēcīgāka. Pie ziņotā netīrumu blīvuma 20 g/m² īssavienojuma strāva var samazināties par 15–21%, savukārt efektivitāte var samazināties par 15–35%, atkarībā no testa apstākļiem un nogulsnētā materiāla īpašībām.
Treškārt: lokalizēti karstie punkti, ko izraisa nevienmērīga netīrība. Ja daži moduļa apgabali uzkrāj ievērojami vairāk netīrumu nekā citi, var rasties daļēja ēnošana. Aizēnotās šūnas var izkliedēt jaudu, nevis to radīt, radot lokālus karstos punktus, kas paātrina materiāla novecošanos un potenciāli sabojā moduli.
Vienkārša izmaksu un ieguvumu analīze
Apsveriet 1 MW komerciālo un rūpniecisko BIPV jumta sistēmu, pieņemot, ka gadā elektroenerģijas ražošana ir 1200 MWh un elektroenerģijas cena ir 0,15 USD/kWh.
- Ikgadējie elektroenerģijas ieņēmumi: aptuveni 180 000 USD
- Ieņēmumu zaudējumi pie 10% gada netīrības zuduma: aptuveni 18 000 USD
- Ikgadējās tīrīšanas izmaksas USD 0,01/W: aptuveni USD 10 000
Sausos reģionos tīrīšanas izdevumu atdeve parasti svārstās no 1:1,5 līdz 1:2. Lietainos reģionos tas var nokrist zem 1:1, padarot tīrīšanu neekonomisku.
Cik bieži jātīra BIPV jumts?
Iestatiet tīrīšanas biežumu atbilstoši videi
| Vides apstākļi | Ieteicamais tīrīšanas biežums | Galvenie apsvērumi |
| Mērens, lietains klimats ar gada nokrišņu daudzumu virs 800 mm | 1-2 reizes gadā | Galvenokārt noņemiet putnu mēslus, koku sulas un citus noturīgus piesārņotājus |
| Vispārējās industriālās zonas | 2-4 reizes gadā | Apsveriet rūpniecisko putekļu nogulsnēšanās ātrumu |
| Pilsētas teritorijas un vietas pie galvenajiem ceļiem | 3-4 reizes gadā | Ar satiksmi saistītas daļiņas var stipri pielipt pie virsmām |
| Sausie un putekļaini reģioni | Reizi mēnesī sausās sezonas laikā | Apsveriet papildu tīrīšanu 48 stundu laikā pēc putekļu vētras, ja tas ir droši un praktiski |
| Ārkārtīgi sausi reģioni Tuvajos Austrumos un Ziemeļāfrikā | Sausajā sezonā ik pēc 1-2 nedēļām | Bieža putekļu parādīšanās var prasīt intensīvāku uzraudzību |
Viens bieži aizmirsts punkts: Tīrīšanai pēc putekļu vētras ir jābūt prioritātei salīdzinājumā ar parasto tīrīšanas grafiku. Viens spēcīgs putekļu notikums var nogulsnēt tik daudz putekļu, cik parasti uzkrātos visa mēneša laikā.
Izmantojiet veiktspējas koeficientu (PR) kā tīrīšanas aktivizētāju
Ja PV sistēmai ir pārraudzības platforma, tīrīšanas aktivizēšana, pamatojoties uz veiktspējas koeficientu (PR), var būt ekonomiskāka nekā fiksēta grafika ievērošana.
Praktiska pieeja ir izveidot sākotnējo PR līkni un apsvērt tīrīšanu, kad izmērītais PR samazinās par 2% attiecībā pret bāzes līniju. Šis slieksnis var palīdzēt noteikt iespējamos netīrības zudumus, vienlaikus izvairoties no nevajadzīgas tīrīšanas.
Tomēr PR var samazināties arī invertora efektivitātes izmaiņu, moduļa temperatūras, aprīkojuma defektu, degradācijas vai citu darbības apstākļu dēļ. Šie faktori ir jāizpēta pirms samazināšanās attiecināšanas uz netīrumiem.
BIPV jumta tīrīšanas metodes: izmaksu salīdzinājums
Parastās tīrīšanas metodes
| Tīrīšanas metode | Ūdens patēriņš | Relatīvās izmaksas | Tipiski pielietojumi | Tīrīšanas veiktspēja |
| Manuāla tīrīšana ar mīkstu saru suku un ūdeni | 1-2 l uz moduli | Augsts; darbietilpīgs | Mazie jumti un sarežģītas jumta ģeometrijas | Lieliski |
| Ķīmiskās tīrīšanas roboti | Nav | Vidēja; salīdzinoši augsts sākotnējais ieguldījums | Lieli, plakani jumti un uz zemes montētas PV iekārtas | Labi |
| Ūdens izsmidzināšanas roboti | 0,5–1 L uz vienu moduli | Vidēja | Lieli komerciālie un rūpnieciskie jumti | Ļoti labi |
| Tīrīšana ar dronu palīdzību | Zems | Augsts | Paaugstināti vai grūti pieejami jumti | Mērens |
| Ar sausu suku vai uz vibrāciju balstīta putekļu noņemšana | Nav | Zems | Reģioni, kuros trūkst ūdens | Mērens |
Ikgadējās tīrīšanas izmaksas parasti svārstās no USD 0,005 līdz USD 0,02 par vatu atkarībā no jumta pieejamības, darbaspēka izmaksām un izmantotās tīrīšanas metodes.
Tnetīrumu pārklājumu loma
Pretnetīrības pārklājumi, tostarp hidrofilie un hidrofobie nanopārklājumi, neaizstāj tīrīšanu. Tā vietā tie palīdz samazināt netīrumu uzkrāšanos un pagarina tīrīšanas intervālus.
Lauka pārbaudēs ir ziņots, ka PV moduļi ar pretnetīruma pārklājumiem starp tīrīšanas cikliem uzkrāj par 30–40% mazāk putekļu nekā moduļi bez pārklājuma. Tomēr ziņotais pārklājuma kalpošanas laiks ievērojami atšķiras, sākot no 18–24 mēnešiem līdz 3–5 gadiem. Faktiskā izturība ir jāpārbauda, salīdzinot ar piegādātāja testa datiem.
Lai gan pretnetīrumu pārklājumiem ir nepieciešami salīdzinoši lieli sākotnējie ieguldījumi, tie ilgtermiņā var samazināt tīrīšanas darbību skaitu par aptuveni vienu trešdaļu. Sausos, putekļainos reģionos ieguldījums bieži vien var būt ekonomiski pamatots.
Četras izplatītākās BIPV jumta tīrīšanas kļūdas
Izmantojot cieto ūdeni
Tā var būt viena no dārgākajām tīrīšanas kļūdām.
Ja gruntsūdeņu kopējā izšķīdušo cietvielu (TDS) koncentrācija pārsniedz 500 ppm, ūdens, kas izsmidzināts uz karsta stikla, var ātri iztvaikot, atstājot kalcija un magnija nogulsnes. Pēc 3–4 tīrīšanas cikliem šīs nogulsnes var izraisīt pastāvīgu stikla gaismas caurlaidības samazināšanos par 2–4%, un tās var būt grūti vai neiespējami noņemt.
Ieteicamā prakse: izmantojiet reversās osmozes (RO) ūdeni vai dejonizētu ūdeni, kura TDS kontrolē zem 50 ppm.
Tīrīšana maksimālā pusdienlaika karstuma laikā
Auksta ūdens izsmidzināšana uz PV moduļiem temperatūrā virs 60°C var radīt stiklā termisko spriegumu, potenciāli izraisot mikroplaisas vai, smagos gadījumos, stikla plīsumus.
Ieteicamā prakse: tīriet agrā rītā vai vēlā pēcpusdienā, kad moduļa temperatūra ir tuvāk apkārtējās vides temperatūrai.
Tīrīšana pārāk bieži
Vidēs ar zemu netīrumu ikmēneša tīrīšana var izmaksāt vairāk, nekā ir vērtīga papildu elektroenerģijas ražošana. Vēl viena problēma ir virsmas nodilums. Sausā tīrīšana un skrāpēšana uz stikla var atstāt mikroskopiskas skrambas. Laika gaitā šie skrāpējumi var samazināt gaismas caurlaidību, potenciāli kompensējot tīrīšanas priekšrocības.
Tīrīšanas līdzekļu lietošana
Daži tīrīšanas līdzekļi var sabojāt pretatstarojošo (AR) pārklājumu uz stikla. AR pārklājumi var uzlabot gaismas caurlaidību par aptuveni 2%–3%, atkarībā no izstrādājuma. Ja pārklājums ir bojāts, daļa no šī veiktspējas ieguvuma var tikt neatgriezeniski zaudēta.
Ieteicamā prakse: izmantojiet tīru ūdeni un mīkstu saru suku. Noturīgiem piesārņotājiem, piemēram, putnu izkārnījumiem vai koku sulai, izmantojiet mīkstu, ūdenī samitrinātu drānu, lai notīrītu skarto zonu.
Trīs dizaina lēmumi, kas var samazināt tīrīšanas izmaksas
Jumta slīpums un drenāžas celiņi
Jumta virsmas ar slīpuma leņķi 15° vai vairāk var gūt labumu no gravitācijas veicinātas noteces, palīdzot noņemt daļu uzkrāto putekļu un uzlabot dabisko tīrīšanu piemērotos lietus apstākļos.
Drenāžas ceļi jāprojektē tā, lai novērstu ūdens stāvēšanu. Kad stāvošs ūdens iztvaiko, tas var atstāt ūdens traipus un minerālu nogulsnes, kuras ir grūtāk noņemt nekā vaļējus putekļus.
Piekļuves ceļu tīrīšana
Lieliem jumtiem jau no paša sākuma ir jāiekļauj tīrīšanas ceļi un drošas piekļuves celiņi. Bez īpašiem piekļuves ceļiem tīrīšanas izmaksas var dubultoties, jo aprīkojums nevar efektīvi sasniegt jumtu un šļūtenes var nenosegt visas zonas.
Jāņem vērā arī drošība, tostarp aizsargmargas, glābšanas virves stiprinājuma punkti un atbilstošas pretkrišanas aizsardzības sistēmas.
Apkopes savienojumi
Rezerves vieta ūdens apgādes pieslēgumiem, drenāžas izvadiem un aprīkojuma uzglabāšanas vietām. Šos noteikumus parasti ir lēti iekļaut būvniecības laikā. To modernizēšanai pēc nodošanas ekspluatācijā var būt nepieciešams veikt izmaiņas pabeigtajā jumtā, palielinot izmaksas un darbības traucējumus.
Bieži uzdotie jautājumi
Q1: Vai BIPV jumtiem ir nepieciešama tīrīšana? Kā tās atšķiras no parastajām PV sistēmām?
Jā. Tā kā BIPV moduļi veido daļu no paša jumta, tīrīšanā jāņem vērā ne tikai elektroenerģijas ražošana, bet arī jumta izskats un hidroizolācija. Viena no galvenajām atšķirībām ir tā, ka BIPV moduļi bieži nav paredzēti kājāmgājēju satiksmes atbalstam, un dažiem produktiem ir īpaši nestspējas ierobežojumi. Tāpēc tīrīšanas piekļuves ceļi un procedūras ir jāizstrādā īpaši sistēmai.
Q2: Vai nokrišņi var aizstāt manuālo tīrīšanu?
Daļēji. Lietus var nomazgāt vaļīgos putekļus, taču tas parasti ir neefektīvs pret noturīgiem piesārņotājiem, piemēram, putnu izkārnījumiem, koku sulām un rūpnieciskās eļļas atlikumiem. Pat lietainos reģionos joprojām var būt nepieciešama manuāla tīrīšana 1–2 reizes gadā.
Q3: Vai tīrīšana var sabojāt PV moduļus?
Pareizai tīrīšanai jāsamazina bojājumu risks. Galvenie riski ir minerālu nogulsnes, ko izraisa ciets ūdens, termiskais stress, kas rodas, tīrot karstos moduļus ar aukstu ūdeni, un skrāpējumi, ko izraisa abrazīvie materiāli vai cieto saru birstes. Ražotāja tīrīšanas instrukciju ievērošana un izvairīšanās no šīm darbībām var palīdzēt aizsargāt moduļus.
Izmantojiet šo vienkāršo formulu: Tīrīšanas izmaksu attiecība = Ikgadējās tīrīšanas izmaksas ÷ (Ikgadējie netīrumu zudumi × Ikgadējie elektroenerģijas ieņēmumi)
Koeficients zem 1 norāda, ka aplēstie atgūstamie ieņēmumu zaudējumi pārsniedz tīrīšanas izmaksas, kas liecina, ka tīrīšana var būt ekonomiski izdevīga. Sausos reģionos attiecība var būt aptuveni 0,5, savukārt lietainos reģionos tā var pietuvoties vai pārsniegt 1.
5. jautājums: vai pretnetīruma pārklājumi ir ieguldījuma vērti?
Tās var būt vērtīgas reģionos, kur ikgadējie netīrības zudumi pārsniedz 8%. Dažos lauka testos ir ziņots, ka pretpiesārņojuma pārklājumi var samazināt putekļu uzkrāšanos par 30–40%, tādējādi potenciāli samazinot tīrīšanas biežumu. Tomēr apgabalos ar zemu netīrības līmeni ieguldījumu atdeve var būt ierobežota.
Vai nepieciešama tīrīšanas stratēģija, kas pielāgota jūsu BIPV projekta atrašanās vietai?
E-pasts: info@xzbesta.com
