หลังจากก หลังคาไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบบูรณาการในอาคาร (BIPV) ติดตั้งแล้ว หนึ่งในงาน O&M ที่มองข้ามได้ง่ายที่สุดคือการทำความสะอาด
การออกแบบได้รับการตรวจสอบ มีการตรวจสอบการก่อสร้าง และทดสอบการเชื่อมต่อโครงข่าย แต่การทำความสะอาดมักจะได้รับความสนใจน้อยกว่ามาก เมื่อเจ้าของสังเกตเห็นว่าการผลิตไฟฟ้าลดลง ความสูญเสียที่สกปรกอาจสะสมมาตลอดทั้งปีแล้ว
คู่มือนี้จะตอบคำถามสำคัญสามข้อ: การผลิตพลังงานจะสูญเสียไปเท่าใดหากไม่ได้ทำความสะอาด ควรทำความสะอาดหลังคา BIPV บ่อยแค่ไหน? และจะทำความสะอาดได้อย่างไรโดยไม่ทำให้ระบบเสียหาย?
ค่าใช้จ่ายในการละเลยการทำความสะอาด: สูญเสียพลังงานไปเท่าไรในการทำความสกปรก?
สภาพภูมิอากาศเป็นตัวกำหนดขนาดของการสูญเสียความสกปรก
การสูญเสียความสกปรกไม่ได้รับการแก้ไข ขึ้นอยู่กับปริมาณฝนในท้องถิ่น ความเข้มข้นของฝุ่นในอากาศ มุมเอียงของโมดูล ความเร็วลม และสภาพแวดล้อมอื่นๆ
| โซนภูมิอากาศ | การสูญเสียความสกปรกประจำปี | ลักษณะสำคัญ |
| สภาพอากาศที่สะอาดและมีฝนตกบ่อย | 1%–2% | ปริมาณน้ำฝนทำให้มีการทำความสะอาดตามธรรมชาติอย่างมาก |
| ภาคตะวันออกเฉียงเหนือและมิดเวสต์ของสหรัฐอเมริกา | 2%–4% | ความสกปรกตามฤดูกาลและมีหิมะตกในฤดูหนาว |
| ทางตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา | 4%–10% | สภาพแห้งแล้งและมีปริมาณฝนจำกัด |
| พื้นที่เกษตรกรรมของแคลิฟอร์เนียตอนกลาง | 6%–12% | ฝุ่นเกษตรรวมกับสภาวะแห้ง |
| พื้นที่แห้งแล้งของอินเดียรวมทั้งรัฐราชสถาน | 8%–15% | ฤดูแล้งสามารถอยู่ได้นานถึงเก้าเดือน |
| ตะวันออกกลาง | 12%–25% | พายุฝุ่นบ่อยครั้งและปริมาณฝนที่จำกัดมาก |
| พื้นที่กึ่งแห้งแล้งติดกับทะเลทรายซาฮารา | 15%–30% | สภาพความสกปรกมาก |
โมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเดียวกันอาจประสบกับการสูญเสียความสกปรกประจำปีที่แตกต่างกันอย่างมากในเยอรมนีและซาอุดีอาระเบีย ความแตกต่างอาจมีมากกว่าสิบเท่า กลยุทธ์การทำความสะอาดไม่ควรใช้อย่างเท่าเทียมกันในตลาดต่างๆ จำเป็นต้องปรับให้เหมาะกับสภาพอากาศและสภาพพื้นที่ในท้องถิ่น
ความสกปรกส่งผลต่อประสิทธิภาพของ PV อย่างไร
ดินสกปรกส่งผลต่อการผลิตไฟฟ้าผ่านกลไกหลัก 3 ประการ
ประการแรก: ลดการส่งผ่านแสง อนุภาคฝุ่นดูดซับและสะท้อนแสงแดดที่เข้ามา ทำให้ปริมาณแสงที่ส่องถึงเซลล์แสงอาทิตย์ลดลง และลดกำลังขับลง
ประการที่สอง: ประสิทธิภาพการทำงานไม่เชิงเส้นลดลงเมื่อมีสิ่งสกปรกสะสม เมื่อความหนาแน่นของความสกปรกถึงระดับหนึ่ง ผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานอาจรุนแรงยิ่งขึ้น ที่ความหนาแน่นของความสกปรกที่รายงานไว้ที่ 20 กรัม/ตร.ม. กระแสไฟฟ้าลัดวงจรอาจลดลง 15%–21% ในขณะที่ประสิทธิภาพอาจลดลง 15%–35% ขึ้นอยู่กับสภาวะการทดสอบและคุณลักษณะของวัสดุที่สะสมอยู่
ประการที่สาม: จุดร้อนเฉพาะจุดที่เกิดจากความสกปรกไม่สม่ำเสมอ เมื่อพื้นที่บางส่วนของโมดูลสะสมสิ่งสกปรกมากกว่าพื้นที่อื่นๆ มาก อาจเกิดเงาบางส่วนได้ เซลล์ที่แรเงาอาจกระจายพลังงานแทนที่จะสร้างมันขึ้นมา ทำให้เกิดจุดร้อนเฉพาะจุดที่ช่วยเร่งการเสื่อมสภาพของวัสดุและอาจสร้างความเสียหายให้กับโมดูลได้
การวิเคราะห์ต้นทุนและผลประโยชน์อย่างง่าย
พิจารณาระบบ BIPV บนหลังคาเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมขนาด 1 เมกะวัตต์ โดยสมมติว่ามีการผลิตไฟฟ้าต่อปีที่ 1,200 MWh และราคาไฟฟ้าที่ 0.15 ดอลลาร์สหรัฐฯ/kWh
- รายได้จากค่าไฟฟ้าต่อปี: ประมาณ 180,000 ดอลลาร์
- การสูญเสียรายได้โดยสูญเสียความสกปรก 10% ต่อปี: ประมาณ 18,000 ดอลลาร์
- ค่าทำความสะอาดรายปีที่ 0.01 ดอลลาร์สหรัฐฯ/วัตต์: ประมาณ 10,000 ดอลลาร์
ในพื้นที่แห้งแล้ง ผลตอบแทนจากค่าใช้จ่ายในการทำความสะอาดโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 1:1.5 ถึง 1:2 ในพื้นที่ฝนตกอาจลดลงต่ำกว่า 1:1 ทำให้การทำความสะอาดไม่ประหยัด
ควรทำความสะอาดหลังคา BIPV บ่อยแค่ไหน?
ตั้งค่าความถี่ในการทำความสะอาดตามสภาพแวดล้อม
| สภาพแวดล้อม | ความถี่ในการทำความสะอาดที่แนะนำ | ข้อควรพิจารณาที่สำคัญ |
| สภาพอากาศแบบฝนตกชุก และมีปริมาณน้ำฝนต่อปีมากกว่า 800 มม | ปีละ 1-2 ครั้ง | กำจัดมูลนก ยางต้นไม้ และสิ่งปนเปื้อนอื่นๆ ที่ตกค้างอยู่ออกไปเป็นหลัก |
| พื้นที่อุตสาหกรรมทั่วไป | ปีละ 2-4 ครั้ง | พิจารณาอัตราการสะสมฝุ่นอุตสาหกรรม |
| พื้นที่เมืองและสถานที่ใกล้ถนนสายหลัก | ปีละ 3-4 ครั้ง | อนุภาคที่เกี่ยวข้องกับการจราจรอาจเกาะติดกับพื้นผิวอย่างแน่นหนา |
| พื้นที่แห้งแล้งและมีฝุ่นมาก | เดือนละครั้งในช่วงฤดูแล้ง | พิจารณาทำความสะอาดเพิ่มเติมภายใน 48 ชั่วโมงหลังเกิดพายุฝุ่น เมื่อปลอดภัยและใช้งานได้จริง |
| ภูมิภาคที่แห้งแล้งอย่างยิ่งในตะวันออกกลางและแอฟริกาเหนือ | ทุก 1-2 สัปดาห์ในช่วงฤดูแล้ง | เหตุการณ์ฝุ่นที่เกิดขึ้นบ่อยครั้งอาจต้องมีการตรวจสอบอย่างเข้มงวดมากขึ้น |
จุดหนึ่งที่มักถูกมองข้าม: การทำความสะอาดหลังเกิดพายุฝุ่นควรมีความสำคัญมากกว่าตารางการทำความสะอาดปกติ. เหตุการณ์ฝุ่นรุนแรงเพียงครั้งเดียวสามารถสะสมฝุ่นได้มากเท่ากับปกติที่จะสะสมตลอดทั้งเดือน
ใช้อัตราส่วนประสิทธิภาพ (PR) เป็นตัวกระตุ้นการทำความสะอาด
หากระบบ PV มีแพลตฟอร์มการตรวจสอบ การเรียกใช้การทำความสะอาดตามอัตราส่วนประสิทธิภาพ (PR) อาจประหยัดกว่าการปฏิบัติตามกำหนดเวลาที่กำหนดไว้
แนวทางปฏิบัติคือการสร้างเส้นโค้ง PR พื้นฐาน และพิจารณาการทำความสะอาดเมื่อ PR ที่วัดได้ลดลง 2% เมื่อเทียบกับเส้นพื้นฐาน เกณฑ์นี้สามารถช่วยระบุการสูญเสียความสกปรกที่อาจเกิดขึ้นในขณะที่หลีกเลี่ยงการทำความสะอาดโดยไม่จำเป็น
อย่างไรก็ตาม PR ยังสามารถลดลงได้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ อุณหภูมิโมดูล ข้อผิดพลาดของอุปกรณ์ การเสื่อมสภาพ หรือสภาวะการทำงานอื่นๆ ควรตรวจสอบปัจจัยเหล่านี้ก่อนที่จะพิจารณาว่าการลดลงเกิดจากความสกปรก
วิธีการทำความสะอาดหลังคา BIPV: การเปรียบเทียบต้นทุน
วิธีการทำความสะอาดทั่วไป
| วิธีทำความสะอาด | ปริมาณการใช้น้ำ | ต้นทุนสัมพัทธ์ | การใช้งานทั่วไป | ประสิทธิภาพการทำความสะอาด |
| ทำความสะอาดด้วยตนเองด้วยแปรงขนนุ่มและน้ำ | 1–2 ลิตรต่อโมดูล | สูง; ใช้แรงงานเข้มข้น | หลังคาขนาดเล็กและรูปทรงหลังคาที่ซับซ้อน | ยอดเยี่ยม |
| หุ่นยนต์ซักแห้ง | ไม่มี | ปานกลาง; การลงทุนเริ่มแรกค่อนข้างสูง | หลังคาเรียบขนาดใหญ่และโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบติดตั้งภาคพื้นดิน | ดี |
| หุ่นยนต์พ่นน้ำ | 0.5–1 ลิตรต่อโมดูล | ปานกลาง | หลังคาเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ | ดีมาก |
| การทำความสะอาดโดยใช้โดรนช่วย | ต่ำ | สูง | หลังคาสูงหรือเข้าถึงยาก | ปานกลาง |
| การแปรงแห้งหรือการกำจัดฝุ่นตามแรงสั่นสะเทือน | ไม่มี | ต่ำ | พื้นที่ขาดแคลนน้ำ | ปานกลาง |
โดยทั่วไปค่าทำความสะอาดรายปีจะอยู่ระหว่าง 0.005 ถึง 0.02 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อวัตต์ ขึ้นอยู่กับการเข้าถึงหลังคา ค่าแรง และวิธีการทำความสะอาดที่ใช้
Tบทบาทของสารเคลือบป้องกันคราบสกปรก
สารเคลือบป้องกันคราบสกปรก รวมถึงสารเคลือบนาโนที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ ไม่สามารถทดแทนการทำความสะอาดได้ แต่จะช่วยลดการสะสมสิ่งสกปรกและยืดระยะเวลาการทำความสะอาดออกไป
การทดสอบภาคสนามรายงานว่าโมดูล PV ที่มีการเคลือบป้องกันคราบสกปรกจะสะสมฝุ่นระหว่างรอบการทำความสะอาดน้อยกว่าโมดูลที่ไม่เคลือบผิวถึง 30%–40% อย่างไรก็ตาม รายงานอายุการใช้งานการเคลือบจะแตกต่างกันอย่างมาก ตั้งแต่ 18–24 เดือนถึง 3–5 ปี ความทนทานที่แท้จริงควรได้รับการตรวจสอบโดยเทียบกับข้อมูลการทดสอบของซัพพลายเออร์
แม้ว่าการเคลือบป้องกันคราบสกปรกจะต้องใช้เงินลงทุนล่วงหน้าที่ค่อนข้างสูง แต่ก็อาจลดจำนวนการทำความสะอาดลงได้ประมาณหนึ่งในสามในระยะยาว ในพื้นที่แห้งแล้งและเต็มไปด้วยฝุ่น การลงทุนมักจะมีความสมเหตุสมผลทางเศรษฐกิจ
ข้อผิดพลาดทั่วไปในการทำความสะอาดหลังคา BIPV สี่ประการ
การใช้น้ำกระด้าง
นี่อาจเป็นหนึ่งในข้อผิดพลาดในการทำความสะอาดที่มีค่าใช้จ่ายสูงที่สุด
เมื่อน้ำใต้ดินมีความเข้มข้นของของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมด (TDS) สูงกว่า 500 ppm น้ำที่ฉีดลงบนกระจกร้อนอาจระเหยอย่างรวดเร็ว ทิ้งคราบแคลเซียมและแมกนีเซียมไว้ หลังจากรอบการทำความสะอาด 3–4 รอบ คราบสกปรกเหล่านี้อาจทำให้การส่งผ่านแสงแก้วลดลง 2%–4% อย่างถาวร และอาจกำจัดได้ยากหรือเป็นไปไม่ได้
แนวทางปฏิบัติที่แนะนำ: ใช้น้ำรีเวิร์สออสโมซิส (RO) หรือน้ำปราศจากไอออน โดยควบคุม TDS ต่ำกว่า 50 ppm
การทำความสะอาดในช่วงกลางวันที่ร้อนจัด
การพ่นน้ำเย็นลงบนโมดูล PV ที่อุณหภูมิสูงกว่า 60°C สามารถสร้างความเครียดจากความร้อนในกระจก ซึ่งอาจทำให้เกิดรอยแตกขนาดเล็ก หรือกระจกแตกในกรณีที่รุนแรง
แนวทางปฏิบัติที่แนะนำ: ทำความสะอาดในตอนเช้าตรู่หรือช่วงบ่ายแก่ๆ เมื่ออุณหภูมิของโมดูลใกล้เคียงกับอุณหภูมิแวดล้อมมากขึ้น
ทำความสะอาดบ่อยเกินไป
ในสภาพแวดล้อมที่มีคราบสกปรกต่ำ การทำความสะอาดรายเดือนอาจมีค่าใช้จ่ายมากกว่ามูลค่าการผลิตไฟฟ้าเพิ่มเติม ข้อกังวลอีกประการหนึ่งคือการสึกหรอของพื้นผิว การแปรงและขูดแบบแห้งอาจทำให้เกิดรอยขีดข่วนขนาดเล็กบนกระจกได้ เมื่อเวลาผ่านไป รอยขีดข่วนเหล่านี้อาจลดการส่องผ่านของแสง และอาจชดเชยประโยชน์ของการทำความสะอาดได้
การใช้สารทำความสะอาด
สารทำความสะอาดบางชนิดอาจทำให้สารเคลือบป้องกันแสงสะท้อน (AR) บนกระจกเสียหายได้ การเคลือบ AR สามารถปรับปรุงการส่งผ่านแสงได้ประมาณ 2%–3% ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์ หากสารเคลือบเสียหาย ประโยชน์ด้านประสิทธิภาพบางส่วนอาจสูญหายไปอย่างถาวร
แนวทางปฏิบัติที่แนะนำ: ใช้น้ำสะอาดและแปรงขนนุ่ม สำหรับสารปนเปื้อนที่ฝังแน่น เช่น มูลนกหรือยางไม้ ให้ใช้ผ้านุ่มชุบน้ำหมาดๆ เพื่อทำความสะอาดบริเวณที่ได้รับผลกระทบ
การตัดสินใจออกแบบ 3 ประการที่สามารถลดต้นทุนการทำความสะอาดได้
การเอียงหลังคาและทางระบายน้ำ
พื้นผิวหลังคาที่มีมุมเอียง 15° ขึ้นไปจะได้รับประโยชน์จากการไหลบ่าที่ได้รับความช่วยเหลือจากแรงโน้มถ่วง ซึ่งช่วยขจัดฝุ่นที่สะสมบางส่วนและปรับปรุงการทำความสะอาดตามธรรมชาติภายใต้สภาวะฝนตกที่เหมาะสม
ทางเดินระบายน้ำควรออกแบบเพื่อป้องกันน้ำนิ่ง เมื่อน้ำนิ่งระเหยออกไป จะทิ้งคราบน้ำและคราบแร่ธาตุที่ขจัดออกได้ยากกว่าฝุ่นที่เกาะอยู่
การทำความสะอาดเส้นทางการเข้าถึง
สำหรับหลังคาขนาดใหญ่ ควรรวมเส้นทางการทำความสะอาดและทางเข้าที่ปลอดภัยไว้ในการออกแบบตั้งแต่เริ่มแรก หากไม่มีเส้นทางการเข้าถึงเฉพาะ ค่าใช้จ่ายในการทำความสะอาดอาจเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเนื่องจากอุปกรณ์ไม่สามารถเข้าถึงหลังคาได้อย่างมีประสิทธิภาพและสายยางอาจไม่ครอบคลุมทุกพื้นที่
จะต้องคำนึงถึงความปลอดภัยด้วย รวมถึงราวกั้น จุดยึดสายชูชีพ และระบบป้องกันการตกที่เหมาะสม
การเชื่อมต่อการบำรุงรักษา
สำรองพื้นที่สำหรับการเชื่อมต่อน้ำประปา ช่องระบายน้ำ และพื้นที่จัดเก็บอุปกรณ์ โดยทั่วไปข้อกำหนดเหล่านี้มีราคาไม่แพงเมื่อนำมารวมในระหว่างการก่อสร้าง การติดตั้งเพิ่มเติมหลังการทดสอบเดินเครื่องอาจต้องมีการปรับเปลี่ยนหลังคาที่เสร็จสมบูรณ์ ส่งผลให้ทั้งต้นทุนและการหยุดชะงักในการปฏิบัติงานเพิ่มขึ้น
คำถามที่พบบ่อย
Q1: หลังคา BIPV จำเป็นต้องทำความสะอาดหรือไม่? แตกต่างจากระบบ PV ทั่วไปอย่างไร?
ใช่ เนื่องจากโมดูล BIPV เป็นส่วนหนึ่งของหลังคา การทำความสะอาดไม่เพียงแต่ต้องคำนึงถึงการผลิตไฟฟ้าเท่านั้น แต่ยังรวมถึงรูปลักษณ์ของหลังคาและการกันน้ำด้วย ข้อแตกต่างที่สำคัญประการหนึ่งคือโมดูล BIPV มักไม่ได้รับการออกแบบให้รองรับการสัญจรไปมา และผลิตภัณฑ์บางอย่างมีข้อจำกัดในการรับน้ำหนักที่เฉพาะเจาะจง เส้นทางและขั้นตอนการทำความสะอาดทางเข้าจึงต้องได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับระบบ
คำถามที่ 2: ปริมาณน้ำฝนสามารถทดแทนการทำความสะอาดด้วยตนเองได้หรือไม่
บางส่วน. ฝนสามารถชะล้างฝุ่นที่เกาะอยู่ออกไปได้ แต่โดยทั่วไปแล้วจะไม่ได้ผลกับสารปนเปื้อนที่ฝังแน่น เช่น มูลนก ยางไม้ และคราบน้ำมันในอุตสาหกรรม แม้ในพื้นที่ฝนตก การทำความสะอาดด้วยตนเองอาจยังเป็นสิ่งจำเป็น 1-2 ครั้งต่อปี
คำถามที่ 3: การทำความสะอาดโมดูล PV เสียหายได้หรือไม่
การทำความสะอาดที่เหมาะสมควรลดความเสี่ยงต่อความเสียหายให้เหลือน้อยที่สุด ความเสี่ยงหลัก ได้แก่ การสะสมของแร่ธาตุที่เกิดจากน้ำกระด้าง ความเครียดจากความร้อนจากการทำความสะอาดโมดูลที่ร้อนด้วยน้ำเย็น และรอยขีดข่วนที่เกิดจากวัสดุที่มีฤทธิ์กัดกร่อนหรือแปรงขนแข็ง การปฏิบัติตามคำแนะนำในการทำความสะอาดของผู้ผลิตและการหลีกเลี่ยงแนวทางปฏิบัติเหล่านี้สามารถช่วยปกป้องโมดูลได้
ใช้สูตรง่ายๆ นี้: อัตราส่วนต้นทุนการทำความสะอาด = ต้นทุนการทำความสะอาดรายปี ۞ (การสูญเสียดินต่อปี × รายได้จากค่าไฟฟ้าต่อปี)
อัตราส่วนที่ต่ำกว่า 1 บ่งชี้ว่าการสูญเสียรายได้ที่คาดว่าจะได้รับคืนนั้นเกินกว่าค่าใช้จ่ายในการทำความสะอาด ซึ่งบ่งชี้ว่าการทำความสะอาดอาจคุ้มค่าในเชิงเศรษฐกิจ ในพื้นที่แห้งแล้ง อัตราส่วนอาจอยู่ที่ประมาณ 0.5 ในขณะที่ในพื้นที่ฝนตกอาจเข้าใกล้หรือเกิน 1
คำถามที่ 5: สารเคลือบป้องกันคราบสกปรกคุ้มค่ากับการลงทุนหรือไม่?
อาจคุ้มค่าในภูมิภาคที่การสูญเสียความสกปรกต่อปีเกิน 8% การทดสอบภาคสนามบางรายการรายงานว่าสารเคลือบกันคราบสกปรกสามารถลดการสะสมของฝุ่นได้ 30%–40% ซึ่งอาจลดความถี่ในการทำความสะอาดลงได้ ในพื้นที่ที่มีระดับความสกปรกต่ำ ผลตอบแทนจากการลงทุนอาจถูกจำกัด
ต้องการกลยุทธ์การทำความสะอาดที่เหมาะกับสถานที่ตั้งโครงการ BIPV ของคุณหรือไม่?
อีเมล์: info@xzbesta.com
