Po a streha z vgrajeno fotovoltaiko (BIPV). nameščen, je ena izmed nalog O&M, ki jih najlažje spregledamo, čiščenje.
Projekti so podvrženi pregledu, konstrukcija je pregledana in povezava z omrežjem je preizkušena. Toda čiščenju se pogosto posveča veliko manj pozornosti. Ko lastnik opazi upad proizvodnje električne energije, se lahko izgube umazanije že nakopičijo v celem letu.
Ta vodnik odgovarja na tri ključna vprašanja: Koliko energije se izgubi brez čiščenja? Kako pogosto je treba čistiti streho BIPV? In kako ga je mogoče očistiti, ne da bi poškodovali sistem?
Cena zanemarjanja čiščenja: koliko energije se izgubi zaradi umazanije?
Podnebje določa obseg izgub zaradi umazanije
Izgube zaradi umazanije niso fiksne. Odvisni so od lokalnih padavin, koncentracije prahu v zraku, kota nagiba modula, hitrosti vetra in drugih okoljskih pogojev.
| Klimatska cona | Letna izguba umazanije | Ključne značilnosti |
| Čisto podnebje s pogostimi padavinami | 1 %–2 % | Padavine zagotavljajo znatno naravno čiščenje |
| Severovzhod in srednji zahod ZDA | 2 %–4 % | Sezonska umazanija, pozimi sneg |
| Jugozahodne Združene države Amerike | 4 %–10 % | Sušni pogoji in omejena količina padavin |
| Kmetijska območja osrednje Kalifornije | 6 %–12 % | Kmetijski prah v kombinaciji s suhimi pogoji |
| Sušna območja Indije, vključno z Radžastanom | 8 %–15 % | Sušna obdobja lahko trajajo do devet mesecev |
| Bližnji vzhod | 12 %–25 % | Pogoste prašne nevihte in zelo malo padavin |
| Polsušna območja ob Sahari | 15 %–30 % | Ekstremni pogoji umazanije |
Isti fotonapetostni modul ima lahko dramatično različne letne izgube zaradi umazanije v Nemčiji in Savdski Arabiji. Razlika je lahko več kot desetkratna. Strategije čiščenja se ne bi smele uporabljati enotno na vseh trgih. Prilagojeni morajo biti lokalnemu podnebju in razmeram na lokaciji.
Kako umazanija vpliva na delovanje PV
Umazanija vpliva na proizvodnjo električne energije prek treh glavnih mehanizmov.
Prvi: Zmanjšana prepustnost svetlobe. Prašni delci absorbirajo in odbijajo vhodno sončno svetlobo, zmanjšajo količino svetlobe, ki doseže sončne celice, in zmanjšajo izhodno moč.
Drugič: nelinearna degradacija zmogljivosti zaradi kopičenja umazanije. Ko gostota umazanije doseže določeno raven, lahko postane vpliv na delovanje resnejši. Pri prijavljeni gostoti umazanije 20 g/m² se lahko tok kratkega stika zmanjša za 15 %–21 %, medtem ko se učinkovitost lahko zmanjša za 15 %–35 %, odvisno od preskusnih pogojev in značilnosti nanesenega materiala.
Tretjič: Lokalne vroče točke, ki jih povzroča neenakomerna umazanija. Ko se na nekaterih delih modula nabere bistveno več umazanije kot na drugih, lahko pride do delnega senčenja. Zasenčene celice lahko razpršijo moč, namesto da bi jo ustvarile, kar ustvarja lokalne vroče točke, ki pospešijo staranje materiala in potencialno poškodujejo modul.
Preprosta analiza stroškov in koristi
Razmislite o 1 MW komercialnem in industrijskem strešnem sistemu BIPV, ob predpostavki letne proizvodnje električne energije 1200 MWh in ceni električne energije 0,15 $/kWh.
- Letni prihodek od električne energije: približno 180.000 USD
- Izguba prihodka pri 10-odstotni letni izgubi umazanije: približno 18.000 $
- Letni stroški čiščenja pri 0,01 USD/W: približno 10.000 USD
V sušnih regijah je donosnost stroškov čiščenja običajno v razponu od 1:1,5 do 1:2. V deževnih regijah lahko pade pod 1:1, zaradi česar je čiščenje neekonomično.
Kako pogosto je treba čistiti streho BIPV?
Nastavite pogostost čiščenja glede na okolje
| Okoljski pogoji | Predlagana pogostost čiščenja | Ključni premisleki |
| Zmerno, deževno podnebje z letno količino padavin nad 800 mm | 1-2 krat na leto | V glavnem odstranite ptičje iztrebke, drevesni sok in druge obstojne onesnaževalce |
| Splošna industrijska območja | 2-4 krat na leto | Upoštevajte stopnjo odlaganja industrijskega prahu |
| Urbana območja in mesta v bližini glavnih cest | 3-4 krat na leto | Delci, povezani s prometom, se lahko močno oprimejo površin |
| Sušna in prašna območja | Enkrat mesečno v sušnem obdobju | Razmislite o dodatnem čiščenju v 48 urah po prašni nevihti, če je varno in praktično |
| Izjemno sušna območja na Bližnjem vzhodu in v Severni Afriki | Vsakih 1–2 tedna v sušnem obdobju | Pogosti pojavi prahu lahko zahtevajo intenzivnejše spremljanje |
Ena pogosto spregledana točka: Čiščenje po prašni nevihti mora imeti prednost pred običajnim urnikom čiščenja. En sam hud prašni dogodek lahko nanese toliko prahu, kot bi se ga običajno nabralo v celem mesecu.
Uporabite Performance Ratio (PR) kot sprožilec čiščenja
Če ima fotonapetostni sistem platformo za spremljanje, je sprožitev čiščenja na podlagi razmerja zmogljivosti (PR) lahko bolj ekonomična kot upoštevanje določenega urnika.
Praktičen pristop je vzpostavitev osnovne krivulje PR in razmišljanje o čiščenju, ko izmerjeni PR pade za 2 % glede na izhodišče. Ta prag lahko pomaga prepoznati morebitne izgube zaradi umazanije, hkrati pa se izogne nepotrebnemu čiščenju.
Vendar pa se PR lahko zmanjša tudi zaradi sprememb učinkovitosti pretvornika, temperature modula, napak na opremi, poslabšanja ali drugih pogojev delovanja. Te dejavnike je treba raziskati, preden zmanjšanje pripišemo umazaniji.
Metode čiščenja streh BIPV: primerjava stroškov
Običajne metode čiščenja
| Metoda čiščenja | Poraba vode | Relativni stroški | Tipične aplikacije | Učinkovitost čiščenja |
| Ročno čiščenje s krtačo z mehkimi ščetinami in vodo | 1–2 L na modul | visoko; delovno intenzivna | Majhne strehe in kompleksne geometrije streh | Odlično |
| Roboti za kemično čiščenje | Noben | Srednje; relativno visoka začetna naložba | Velike, ravne strehe in na tleh nameščene PV naprave | Dobro |
| Roboti za brizganje vode | 0,5–1 L na modul | Srednje | Velike poslovne in industrijske strehe | Zelo dobro |
| Čiščenje s pomočjo drona | Nizka | visoko | Dvignjene ali težko dostopne strehe | Zmerno |
| Suho krtačenje ali odstranjevanje prahu z vibracijami | Noben | Nizka | Regije s pomanjkanjem vode | Zmerno |
Letni stroški čiščenja se običajno gibljejo od 0,005 USD do 0,02 USD na vat, odvisno od dostopnosti strehe, stroškov dela in uporabljene metode čiščenja.
TVloga premazov proti umazaniji
Premazi proti umazaniji, vključno s hidrofilnimi in hidrofobnimi nano premazi, niso nadomestilo za čiščenje. Namesto tega pomagajo zmanjšati kopičenje umazanije in podaljšajo intervale čiščenja.
Testi na terenu so pokazali, da fotonapetostni moduli s premazi proti umazaniji naberejo 30–40 % manj prahu med cikli čiščenja kot moduli brez premaza. Vendar se prijavljene življenjske dobe prevleke precej razlikujejo in segajo od 18–24 mesecev do 3–5 let. Dejansko vzdržljivost je treba preveriti glede na podatke o preskusih dobavitelja.
Čeprav premazi proti umazaniji zahtevajo razmeroma visoko vnaprejšnjo naložbo, lahko dolgoročno zmanjšajo število postopkov čiščenja za približno eno tretjino. V sušnih, prašnih območjih je naložba pogosto ekonomsko upravičena.
Štiri pogoste napake pri čiščenju strehe BIPV
Uporaba trde vode
To je lahko ena najdražjih napak pri čiščenju.
Ko ima podzemna voda koncentracijo skupnih raztopljenih trdnih snovi (TDS) nad 500 ppm, lahko voda, poškropljena na vroče steklo, hitro izhlapi in pusti usedline kalcija in magnezija. Po 3–4 ciklih čiščenja lahko te usedline povzročijo trajno 2–4 % zmanjšanje prepustnosti stekla za svetlobo in jih je morda težko ali nemogoče odstraniti.
Priporočena praksa: Uporabite vodo z reverzno osmozo (RO) ali deionizirano vodo, pri kateri je TDS nadzorovan pod 50 ppm.
Čiščenje med največjo opoldansko vročino
Pršenje hladne vode na fotonapetostne module pri temperaturah nad 60 °C lahko povzroči toplotno obremenitev stekla, kar lahko povzroči mikrorazpoke ali, v hujših primerih, zlom stekla.
Priporočena praksa: Čistite zgodaj zjutraj ali pozno popoldne, ko so temperature modula bližje temperaturi okolja.
Prepogosto čiščenje
V okoljih z malo umazanije lahko mesečno čiščenje stane več, kot je vredna dodatna proizvodnja električne energije. Druga skrb je površinska obraba. Suho ščetkanje in strganje lahko na steklu pustita mikroskopske praske. Sčasoma lahko te praske zmanjšajo prepustnost svetlobe, kar lahko izniči koristi čiščenja.
Uporaba čistilnih sredstev
Nekatera čistilna sredstva lahko poškodujejo antirefleksni (AR) premaz na steklu. Premazi AR lahko izboljšajo prepustnost svetlobe za približno 2–3 %, odvisno od izdelka. Če je prevleka poškodovana, se lahko del te prednosti učinkovitosti trajno izgubi.
Priporočena praksa: uporabite čisto vodo in krtačo z mehkimi ščetinami. Pri trdovratnih onesnaževalcih, kot so ptičji iztrebki ali drevesni sok, prizadeto območje očistite z mehko krpo, navlaženo z vodo.
Tri oblikovalske odločitve, ki lahko zmanjšajo stroške čiščenja
Strešne nagibne in drenažne poti
Strešne površine s kotom nagiba 15° ali več imajo lahko koristi od odtoka s pomočjo gravitacije, ki pomaga odstraniti del nabranega prahu in izboljša naravno čiščenje pod ustreznimi padavinskimi pogoji.
Drenažne poti morajo biti zasnovane tako, da preprečujejo stoječo vodo. Ko stoječa voda izhlapi, lahko pusti vodne madeže in mineralne usedline, ki jih je težje odstraniti kot prah.
Čiščenje dostopnih poti
Pri velikih strehah je treba čistilne poti in varne dostopne poti vključiti v projekt že od samega začetka. Brez namenskih dostopnih poti se lahko stroški čiščenja potencialno podvojijo, ker oprema ne more učinkovito doseči strehe in cevi morda ne pokrivajo vseh območij.
Upoštevati je treba tudi varnost, vključno z zaščitnimi ograjami, pritrdišči za reševalne vrvi in ustreznimi sistemi za zaščito pred padci.
Priključki za vzdrževanje
Rezervirajte prostor za priključke za oskrbo z vodo, odvodne odprtine in prostore za shranjevanje opreme. Te določbe so na splošno poceni za vključitev med gradnjo. Njihovo naknadno opremljanje po zagonu lahko zahteva spremembe dokončane strehe, kar poveča stroške in motnje pri delovanju.
Pogosto zastavljena vprašanja
V1: Ali je treba strehe BIPV očistiti? Kako se razlikujejo od običajnih PV sistemov?
ja Ker so moduli BIPV del same strehe, je treba pri čiščenju upoštevati ne le proizvodnjo električne energije, temveč tudi videz strehe in hidroizolacijo. Ena od ključnih razlik je, da moduli BIPV pogosto niso zasnovani za podporo peš prometa, nekateri izdelki pa imajo posebne omejitve glede nosilnosti. Dostopne poti in postopki čiščenja morajo biti zato zasnovani posebej za sistem.
V2: Ali lahko dež nadomesti ročno čiščenje?
Delno. Dež lahko spere nevezan prah, vendar je na splošno neučinkovit proti trdovratnim onesnaževalcem, kot so ptičji iztrebki, drevesni sok in ostanki industrijskega olja. Tudi v deževnih območjih je morda še vedno potrebno ročno čiščenje 1-2 krat na leto.
V3: Ali lahko čiščenje poškoduje PV module?
Pravilno čiščenje mora zmanjšati tveganje poškodb. Glavna tveganja vključujejo mineralne usedline, ki jih povzroči trda voda, toplotni stres zaradi čiščenja vročih modulov s hladno vodo in praske, ki jih povzročijo abrazivni materiali ali ščetke s trdimi ščetinami. Upoštevanje proizvajalčevih navodil za čiščenje in izogibanje tem praksam lahko pomaga zaščititi module.
Uporabite to preprosto formulo: razmerje stroškov čiščenja = letni stroški čiščenja ÷ (letna izguba umazanije × letni prihodek od električne energije)
Razmerje pod 1 pomeni, da ocenjena nadomestljiva izguba prihodka presega stroške čiščenja, kar nakazuje, da je čiščenje ekonomsko koristno. V sušnih regijah je lahko razmerje okoli 0,5, medtem ko se lahko v deževnih regijah približa ali preseže 1.
V5: Ali so premazi proti umazaniji vredni naložbe?
Morda so koristni v regijah, kjer letne izgube umazanije presegajo 8 %. Nekateri terenski testi so poročali, da lahko premazi proti umazaniji zmanjšajo kopičenje prahu za 30–40 %, kar lahko zmanjša pogostost čiščenja. Na območjih z nizko stopnjo umazanije pa je donosnost naložbe lahko omejena.
Potrebujete strategijo čiščenja, prilagojeno lokaciji vašega projekta BIPV?
Elektronski naslov: info@xzbesta.com
