光伏电站发电量受诸多外部因素影响,灰尘遮挡首当其冲。沙尘暴、扬尘、空气污染及车辆行驶等造成组件表面灰尘堆积、发电量下降,这种现象在业界被称为“灰损”。据实验实测,玻璃表面积累的灰尘将会导致太阳辐射量损失达到5%-30%,损失主要是由附着在玻璃表面的灰尘对太阳辐射的吸收、反射、和散射作用造成的。
灰尘影响太阳光线的入射路径
灰损还潜藏着多重安全隐患:
散热受阻:灰尘遮挡导致传热热阻增加,每升高1°C的温度,组件输出功率或降低0.5%。
热斑效应:局部遮挡造成局部过热,可能直接导致电池板损坏,进而带来安全风险。
化学腐蚀:特定地区灰尘具有腐蚀性,可能腐蚀组件表面,影响使用寿命。
灰损是全球光伏电站普遍面临的挑战,但根据日照辐射强度与全球沙尘带分布,灰损程度有明显地域差别。最值得关注的问题是,光伏发电潜力高的地区恰恰更容易受到灰损的影响。北非、中东、中国西部、美国西南、墨西哥、南欧、澳大利亚和南美洲东西海岸拥有全世界最佳的太阳能辐射强度和日照时间。这些地区成为大型光伏项目的主要开发区域,但是这些区域大多都受到沙尘暴的影响。
一方面,光伏电站越多,投入时间越长,灰损问题会越明显,经济损失也越大;且近年来光伏组件转换效率不断打破纪录,发电效率越高,灰尘堆积的影响也会越大。
另一方面,全球购电价格一路走低,人工组件清洁成本却在上涨。据IEA统计,印度人工清洗1MW组件的年成本或高达1000欧元,这进一步降低了电站清洗意愿,加剧灰尘堆积。
为了解决这个问题,提高太阳能效率是众多近期创新的主题,包括从自洁涂层到采用新型采光设计的AI设计面板。
另外,越来越多的太阳能电池板都放置在屋顶上,因此清洁起来既困难又昂贵。
初创公司Dustoss开发出了一种低成本的解决方案,让清洁太阳能电池板变得简单。
Dustoss的清洁系统利用风力来清除太阳能路灯和其他离网小型太阳能板上的灰尘。该系统由附着在太阳能电池板两侧的透明气动条带组成。这些条带在风中飘动,将灰尘“抛离”电池板表面。
与其他解决方案相比,这种方法成本效益高,不需要水、洗涤剂或电力,而且环保。它可以在任何太阳能领域和任何结构上实施。该系统还包括一个用于维护警报的监控和控制应用程序。
Dustoss目前通过经销商提供,公司还计划与太阳能制造商合作,将清洁条集成到新制造的面板中,这将使客户能够以微不足道的价格增加(不到百分之一)购买自清洁太阳能电池板。
Dustoss系统的安装可以在太阳能电池板安装之前或之后进行。一旦集成,该创新将持续不断地自主运行,并设计为可以使用数年。
一个简单的、低技术的想法可以产生巨大的影响,Dustoss是一个很好的例子。Dustoss利用在微风中飘动的塑料条,开发了一种廉价的系统,可以大大提高太阳能电池板的效率,并长期节省资金,而无需额外的干预。