Po a strecha integrovanej fotovoltaiky (BIPV). je nainštalovaný, jednou z najľahšie prehliadnuteľných úloh O&M je čistenie.
Návrhy prechádzajú kontrolou, konštrukcia je kontrolovaná a je testované pripojenie k sieti. Čisteniu sa však často venuje oveľa menej pozornosti. V čase, keď majiteľ spozoruje pokles výroby energie, straty znečistením sa už môžu nahromadiť za celý rok.
Táto príručka odpovedá na tri kľúčové otázky: Koľko energie sa stratí bez čistenia? Ako často by sa mala čistiť strecha BIPV? A ako sa dá vyčistiť bez poškodenia systému?
Náklady na zanedbanie čistenia: Koľko energie sa stratí znečistením?
Klíma určuje rozsah strát znečistením
Straty znečistením nie sú fixné. Závisia od miestnych zrážok, koncentrácie polietavého prachu, uhla sklonu modulu, rýchlosti vetra a iných podmienok prostredia.
| Klimatické pásmo | Ročná strata znečistenia | Kľúčové vlastnosti |
| Čisté podnebie s častými dažďami | 1 % – 2 % | Dážď poskytuje značné prirodzené čistenie |
| Severovýchodné a stredozápadné Spojené štáty americké | 2 % – 4 % | Sezónne znečistenie, v zime sneh |
| Juhozápad Spojených štátov amerických | 4 % – 10 % | Suché podmienky a obmedzené zrážky |
| Poľnohospodárske oblasti strednej Kalifornie | 6 % – 12 % | Poľnohospodársky prach v kombinácii so suchými podmienkami |
| Suché oblasti Indie vrátane Rádžasthánu | 8 % – 15 % | Obdobie sucha môže trvať až deväť mesiacov |
| Stredný východ | 12 % – 25 % | Časté prašné búrky a veľmi obmedzené zrážky |
| Polosuché oblasti hraničiace so Saharou | 15 % – 30 % | Extrémne podmienky znečistenia |
Ten istý fotovoltaický modul môže zaznamenať dramaticky odlišné ročné straty znečistením v Nemecku a Saudskej Arábii. Rozdiel môže byť aj viac ako desaťnásobný. Čistiace stratégie by sa na trhoch nemali uplatňovať jednotne. Musia byť prispôsobené miestnym klimatickým podmienkam a podmienkam lokality.
Ako znečistenie ovplyvňuje výkon FV
Znečistenie ovplyvňuje výrobu energie prostredníctvom troch hlavných mechanizmov.
Po prvé: Znížená priepustnosť svetla. Prachové častice absorbujú a odrážajú prichádzajúce slnečné svetlo, čím sa znižuje množstvo svetla dopadajúceho na solárne články a znižuje sa výkon.
Po druhé: Nelineárna degradácia výkonu pri hromadení nečistôt. Keď hustota znečistenia dosiahne určitú úroveň, vplyv na výkon môže byť závažnejší. Pri uvádzanej hustote znečistenia 20 g/m² sa môže skratový prúd znížiť o 15 % – 21 %, zatiaľ čo účinnosť môže klesnúť o 15 % – 35 %, v závislosti od testovacích podmienok a vlastností naneseného materiálu.
Po tretie: Lokalizované horúce miesta spôsobené nerovnomerným znečistením. Keď sa v niektorých oblastiach modulu nahromadí podstatne viac nečistôt ako v iných, môže dôjsť k čiastočnému zatieneniu. Tienené články môžu energiu skôr rozptýliť, než ju generovať, čím sa vytvárajú lokalizované horúce miesta, ktoré urýchľujú starnutie materiálu a potenciálne poškodzujú modul.
Jednoduchá analýza nákladov a výnosov
Zoberme si 1 MW komerčný a priemyselný strešný systém BIPV za predpokladu ročnej výroby elektriny 1 200 MWh a ceny elektriny 0,15 USD/kWh.
- Ročný príjem elektriny: približne 180 000 USD
- Strata príjmov pri 10 % ročnej strate znečistenia: Približne 18 000 USD
- Ročné náklady na čistenie 0,01 USD/W: približne 10 000 USD
V suchých oblastiach sa návratnosť výdavkov na čistenie zvyčajne pohybuje od 1:1,5 do 1:2. V daždivých oblastiach môže klesnúť pod 1:1, takže čistenie je neekonomické.
Ako často by sa mala čistiť strecha BIPV?
Nastavte frekvenciu čistenia podľa prostredia
| Podmienky prostredia | Odporúčaná frekvencia čistenia | Kľúčové úvahy |
| Mierne, daždivé podnebie s ročnými zrážkami nad 800 mm | 1-2 krát do roka | Odstraňujte hlavne vtáčí trus, miazgu zo stromov a iné pretrvávajúce nečistoty |
| Všeobecné priemyselné oblasti | 2-4 krát do roka | Zvážte rýchlosť usadzovania priemyselného prachu |
| Mestské oblasti a lokality v blízkosti hlavných ciest | 3-4 krát do roka | Častice súvisiace s premávkou môžu silne priľnúť k povrchom |
| Suché a prašné oblasti | Raz za mesiac v období sucha | Zvážte dodatočné čistenie do 48 hodín po prašnej búrke, ak je to bezpečné a praktické |
| Mimoriadne suché oblasti na Blízkom východe a v severnej Afrike | Každé 1-2 týždne v období sucha | Časté výskyty prachu môžu vyžadovať intenzívnejšie monitorovanie |
Jeden často prehliadaný bod: Upratovanie po prašnej búrke by malo mať prednosť pred pravidelným upratovaním. Jedna silná prašnosť môže uložiť toľko prachu, koľko by sa normálne nahromadilo za celý mesiac.
Ako spúšť čistenia použite pomer výkonu (PR).
Ak má fotovoltický systém monitorovaciu platformu, spustenie čistenia na základe pomeru výkonu (PR) môže byť ekonomickejšie ako dodržiavanie pevného plánu.
Praktickým prístupom je vytvoriť základnú krivku PR a zvážiť čistenie, keď nameraná PR klesne o 2 % v porovnaní so základnou líniou. Tento prah môže pomôcť identifikovať potenciálne straty znečistením a zároveň sa vyhnúť zbytočnému čisteniu.
PR však môže klesnúť aj v dôsledku zmien účinnosti meniča, teploty modulu, porúch zariadenia, degradácie alebo iných prevádzkových podmienok. Tieto faktory by sa mali preskúmať predtým, ako sa pokles pripíše znečisteniu.
Metódy čistenia striech BIPV: Porovnanie nákladov
Bežné metódy čistenia
| Metóda čistenia | Spotreba vody | Relatívne náklady | Typické aplikácie | Čistiaci výkon |
| Ručné čistenie kefou s mäkkými štetinami a vodou | 1–2 l na modul | Vysoká; prácne | Malé strechy a zložité geometrie striech | Výborne |
| Roboty na chemické čistenie | žiadne | stredná; pomerne vysoká počiatočná investícia | Veľké ploché strechy a pozemné fotovoltaické elektrárne | Dobre |
| Roboty na striekanie vody | 0,5–1 l na modul | Stredná | Veľké komerčné a priemyselné strechy | velmi dobre |
| Čistenie s pomocou dronu | Nízka | Vysoká | Vyvýšené alebo ťažko prístupné strechy | Mierne |
| Suché kefovanie alebo odstraňovanie prachu pomocou vibrácií | žiadne | Nízka | Regióny s nedostatkom vody | Mierne |
Ročné náklady na čistenie sa zvyčajne pohybujú od 0,005 do 0,02 USD za watt, v závislosti od dostupnosti strechy, nákladov na pracovnú silu a použitej metódy čistenia.
TÚloha náterov proti znečisteniu
Nátery proti znečisteniu, vrátane hydrofilných a hydrofóbnych nanonáterov, nie sú náhradou za čistenie. Namiesto toho pomáhajú znižovať hromadenie nečistôt a predlžujú intervaly čistenia.
Testy v teréne ukázali, že fotovoltaické moduly s povlakom proti znečisteniu akumulujú medzi čistiacimi cyklami o 30 % až 40 % menej prachu ako nepotiahnuté moduly. Uvádzaná životnosť náteru sa však značne líši, pohybuje sa od 18 – 24 mesiacov do 3 – 5 rokov. Skutočná životnosť by sa mala overiť na základe údajov testov dodávateľa.
Hoci nátery proti znečisteniu vyžadujú relatívne vysoké počiatočné investície, môžu z dlhodobého hľadiska znížiť počet čistiacich operácií približne o jednu tretinu. V suchých a prašných regiónoch môže byť investícia často ekonomicky opodstatnená.
Štyri bežné chyby pri čistení strechy BIPV
Používanie tvrdej vody
Toto môže byť jedna z najnákladnejších chýb pri čistení.
Keď má podzemná voda koncentráciu celkových rozpustených pevných látok (TDS) vyššiu ako 500 ppm, voda nastriekaná na horúce sklo sa môže rýchlo odparovať a zanechávať usadeniny vápnika a horčíka. Po 3–4 čistiacich cykloch môžu tieto usadeniny spôsobiť trvalé zníženie priepustnosti svetla o 2–4 % a ich odstránenie môže byť náročné alebo nemožné.
Odporúčaný postup: Použite vodu s reverznou osmózou (RO) alebo deionizovanú vodu s TDS kontrolovanou pod 50 ppm.
Upratovanie počas poludňajších horúčav
Striekanie studenej vody na FV moduly pri teplotách nad 60 °C môže spôsobiť tepelné napätie v skle, čo môže spôsobiť mikrotrhliny alebo v závažných prípadoch rozbitie skla.
Odporúčaný postup: Čistite skoro ráno alebo neskoro popoludní, keď sú teploty modulu bližšie k teplote okolia.
Príliš časté čistenie
V prostredí s nízkym znečistením môže byť mesačné čistenie drahšie, ako stojí dodatočná výroba elektriny. Ďalším problémom je opotrebovanie povrchu. Suché kefovanie a škrabanie môže na skle zanechať mikroskopické škrabance. V priebehu času môžu tieto škrabance znížiť priepustnosť svetla, čo môže potenciálne kompenzovať výhody čistenia.
Používanie čistiacich prostriedkov
Niektoré čistiace prostriedky môžu poškodiť antireflexnú (AR) vrstvu na skle. Nátery AR môžu zlepšiť priepustnosť svetla približne o 2 až 3 % v závislosti od produktu. Ak dôjde k poškodeniu povlaku, niektoré z týchto výkonnostných výhod sa môžu natrvalo stratiť.
Odporúčaný postup: Použite čistú vodu a kefu s mäkkými štetinami. V prípade odolných nečistôt, ako je vtáčí trus alebo šťava zo stromov, použite mäkkú handričku navlhčenú vo vode na očistenie postihnutej oblasti.
Tri dizajnové rozhodnutia, ktoré môžu znížiť náklady na čistenie
Sklon strechy a drenážne cesty
Strešné povrchy s uhlom sklonu 15° alebo viac môžu ťažiť z gravitačného odtoku, ktorý pomáha odstrániť nahromadený prach a zlepšuje prirodzené čistenie za vhodných dažďových podmienok.
Drenážne cesty by mali byť navrhnuté tak, aby zabránili stojatej vode. Akonáhle sa stagnujúca voda odparí, môže zanechať škvrny od vody a minerálne usadeniny, ktoré sa odstraňujú ťažšie ako uvoľnený prach.
Čistenie prístupových ciest
V prípade veľkých striech by mali byť cesty čistenia a bezpečné prístupové cesty zahrnuté do návrhu už od začiatku. Bez vyhradených prístupových trás sa môžu náklady na čistenie potenciálne zdvojnásobiť, pretože zariadenia sa nedokážu efektívne dostať na strechu a hadice nemusia pokrývať všetky oblasti.
Musí sa zvážiť aj bezpečnosť vrátane ochranných zábradlí, kotviacich bodov záchranného lana a vhodných systémov ochrany proti pádu.
Pripojenia údržby
Vyhraďte priestor pre vodovodné prípojky, odtokové otvory a priestory na skladovanie zariadení. Začlenenie týchto opatrení počas výstavby je vo všeobecnosti lacné. Ich dodatočná montáž po uvedení do prevádzky môže vyžadovať úpravy dokončenej strechy, čo zvyšuje náklady a prevádzkové poruchy.
Často kladené otázky
Otázka 1: Potrebujú strechy BIPV čistenie? Ako sa líšia od bežných fotovoltaických systémov?
áno. Keďže moduly BIPV tvoria súčasť samotnej strechy, čistenie musí brať do úvahy nielen výrobu energie, ale aj vzhľad strechy a hydroizoláciu. Jedným z kľúčových rozdielov je, že moduly BIPV často nie sú navrhnuté tak, aby podporovali pešiu premávku a niektoré produkty majú špecifické obmedzenia týkajúce sa nosnosti. Čistiace prístupové cesty a postupy preto musia byť navrhnuté špeciálne pre systém.
Q2: Môžu dažde nahradiť manuálne čistenie?
Čiastočne. Dážď môže zmyť uvoľnený prach, ale vo všeobecnosti je neúčinný proti odolným nečistotám, ako je vtáčí trus, miazga zo stromov a zvyšky priemyselných olejov. Dokonca aj v daždivých oblastiach môže byť potrebné ručné čistenie 1-2 krát za rok.
Q3: Môže čistenie poškodiť FV moduly?
Správne čistenie by malo minimalizovať riziko poškodenia. Medzi hlavné riziká patria minerálne usadeniny spôsobené tvrdou vodou, tepelné namáhanie pri čistení horúcich modulov studenou vodou a škrabance spôsobené abrazívnymi materiálmi alebo kefami s tvrdými štetinami. Dodržiavanie pokynov výrobcu na čistenie a vyhýbanie sa týmto postupom môže pomôcť chrániť moduly.
Použite tento jednoduchý vzorec: Pomer nákladov na upratovanie = ročné náklady na upratovanie ÷ (ročná strata znečistením × ročný príjem elektriny)
Pomer pod 1 znamená, že odhadovaná návratná strata príjmov prevyšuje náklady na čistenie, čo naznačuje, že čistenie môže byť ekonomicky výhodné. V suchých oblastiach môže byť pomer okolo 0,5, zatiaľ čo v daždivých oblastiach sa môže priblížiť alebo prekročiť 1.
Otázka 5: Oplatí sa investovať do náterov proti znečisteniu?
Môžu byť užitočné v regiónoch, kde ročné straty znečistením presahujú 8 %. Niektoré testy v teréne ukázali, že nátery proti znečisteniu môžu znížiť hromadenie prachu o 30 % až 40 %, čo môže potenciálne znížiť frekvenciu čistenia. V oblastiach s nízkou úrovňou znečistenia však môže byť návratnosť investície obmedzená.
Potrebujete stratégiu čistenia šitú na mieru vašej lokalite projektu BIPV?
E-mail: info@xzbesta.com
