آلودگی سطح پنل‌ها یکی از عوامل اصلی کاهش تولید انرژی در نیروگاه‌های خورشیدی است و تأثیر آن بسته به اقلیم (مناطق خشک، ساحلی یا صنعتی) متفاوت خواهد بود. تمیزکاری صحیح و منظم پنل‌ها، علاوه بر افزایش بازده انرژی، از تخریب زودهنگام لایه‌های AR (پوشش ضد انعکاس نور) و EVA (لایه محافظ سلول‌ها) جلوگیری می‌کند. در ادامه، به اهمیت تمیز کردن پنل‌ها، روش‌های رایج و ظرفیت‌های مناسب نیروگاه‌های خورشیدی برای هر روش پرداخته می‌شود.
تمیز کردن منظم پنل‌ها برای حفظ راندمان و افزایش طول عمر نیروگاه، اهمیتی حیاتی دارد. تجمع آلودگی‌ها بر روی سطح پنل‌ها می‌تواند باعث کاهش چشمگیر تولید برق شود و حتی سطح متوسطی از آلودگی می‌تواند به میزان ۵ تا ۱۵ درصد از تولید سالانه انرژی یک نیروگاه بزرگ بکاهد. این آلودگی‌ها با ایجاد نقاط داغ (Hot Spots)، به پنل آسیب می‌رسانند. بنابراین، برای داشتن یک بهره‌برداری پایدار، برنامه‌ریزی تمیزکاری باید بر اساس عواملی، چون اقلیم، ظرفیت نیروگاه و یک تحلیل اقتصادی دقیق انجام گیرد.
میزان آلودگی سطح پنل‌ها بستگی به شرایط آب‌وهوایی دارد. در مناطق خشک و با گردوغبار زیاد، تمیزکاری ماهانه ضروری است، اما در مناطق پرباران فواصل طولانی‌تر کافی خواهد بود. نگهداری صحیح پنل‌ها طول عمر لایه‌های محافظ را افزایش داده و هزینه‌های تعمیر یا جایگزینی را به حداقل می‌رساند. هر روش تمیز کردن باید با تحلیل اقتصادی LCOE (هزینه تراز شده تولید انرژی) و مقایسه هزینه سرمایه‌گذاری اولیه، هزینه‌های عملیاتی و بازده انرژی ارزیابی شود.
برای آشنای بیشتر در این زمینه، مقاله «Soiling Losses – Impact on the Performance of Photovoltaic Power Plants» از IEA PVPS Task 13 اطلاعات مفیدی درباره تأثیر آلودگی سطحی (Soiling) بر عملکرد نیروگاه‌های خورشیدی ارائه می‌دهد.
همچنین مقاله «A Review on Solar Panel Cleaning Systems and Techniques» در مجله Energies به بررسی جنبه‌های تمیزکاری پنل‌های خورشیدی می‌پردازد. این مقاله تأثیر تجمع گرد و غبار بر عملکرد پنل‌ها، روش‌های مختلف تمیزکاری، و تحلیل هزینه-فایده آنها را تحلیل می‌کند.
برای حفظ بازدهی نیروگاه‌های خورشیدی، تمیز کردن منظم پنل‌ها ضروری است، زیرا گردوغبار و رسوبات می‌تواند تا 30 درصد تولید انرژی را کاهش دهد. روش‌های مختلفی از شست‌وشوی دستی و مکانیزه تا فناوری‌های نوین بدون آب و پوشش‌های نانو توسعه یافته‌اند که هرکدام متناسب با ظرفیت نیروگاه، شرایط اقلیمی و هزینه‌های عملیاتی مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند.
در روش دستی، استفاده از آب تصفیه شده (Deionized) و برس‌های نرم الزامی است تا از آسیب به لایه آنتی‌رفلکس و ایجاد خراش بر سطح شیشه پنل‌ها جلوگیری شود. طبق استاندارد IEC 61724-1، باید کیفیت عملیات تمیزکاری به گونه‌ای باشد که بر شاخص‌های عملکردی PV (PR و IRR) اثر منفی نگذارد. کنترل کیفیت آب با TDS کمتر از ppm75 و هدایت الکتریکی پایین (µS/cm < 100) اهمیت دارد، زیرا یون‌های کلسیم و منیزیم موجب رسوب و ایجاد لکه‌های دائمی روی سطح شیشه پنل‌ها می‌شوند.
این روش برای نیروگاه‌های کوچک تا ۲ مگاوات با دسترسی آسان به ماژول‌ها مناسب است و هزینه سرمایه‌گذاری اولیه پایینی دارد. این روش در نیروگاه‌های بزرگ به دلیل مصرف بالای مقدار آب و نیروی انسانی، اقتصادی محسوب نمی‌شود.
در نیروگاه‌های بزرگ بالای ۵ مگاوات، سیستم‌های مکانیزه با برس‌های موتوردار، راندمان بالاتری نسبت به روش تمیز کردن دستی دارند. یکنواختی شست‌وشو و سرعت بالای عملیات باعث کاهش افت تولید ناشی از آلودگی سطحی می‌شود. در این روش برس‌ها باید طبق الزامات مکانیکی و تست‌های دوام IEC 62817 (مانند مقاومت در برابر باد، ضربه و بار مکانیکی تکراری) طراحی و آزموده شوند. این روش معمولاً با بازوی متحرک یا ریل روی استراکچر نصب می‌شود و امکان پوشش سطح وسیع در مدت کوتاه را فراهم می‌کند.
از منظر اقتصادی، در نیروگاه‌های بالای ۵ مگاوات، هزینه اولیه طرح در مدت ۲ تا ۳ سال از طریق کاهش افت تولید و صرفه‌جویی در زمان و نیروی انسانی جبران می‌شود.
فناوری‌های بدون آب شامل استفاده از برس‌های آنتی‌استاتیک (ضد جذب گردوغبار به دلیل بار الکتریکی) و یا دمنده‌های هوای فشرده هستند که با کاهش بار الکتریکی سطح پنل، مانع جذب گردوغبار می‌شوند. این روش برای نیروگاه‌های ۲ تا ۱۰ مگاوات در مناطق خشک و بیابانی که دسترسی به آب محدود است، ایده‌آل است. به دلیل عدم تماس مستقیم با آب و مواد شیمیایی، خطر فرسایش شیشه و پوشش‌های سطحی کاهش می‌یابد.
الزامات ایمنی و کارایی این سیستم‌ها معمولاً تحت پوشش استاندارد IEC 62446-1 (عملکرد و نگهداری سیستم‌های خورشیدی) و بخش‌هایی از IEC 62817 تعریف می‌شوند. از نظر اقتصادی، هزینه نگهداری پایین و کاهش مصرف آب در این روش منجر به شاخص هزینه LCOE رقابتی در پروژه‌های نیروگاهی بیابانی می‌شود.
سیستم‌های باران مصنوعی با استفاده از پمپ‌های فشار پایین (فشار کمتر از 3 بار) و نازل‌های پاشش ریز، شست‌وشوی یکنواخت مشابه بارش باران فراهم می‌کنند. این روش برای نیروگاه‌های ۲ تا ۲۰ مگاوات در مناطقی با دسترسی به آب بازیافتی یا ارزان مناسب است.
رعایت دستورالعمل‌های IEC 62817 (دوام مکانیکی) و IEC 61724-1 (پایش عملکرد) برای طراحی و نصب الزامی است. قابلیت برنامه‌ریزی خودکار و پوشش‌دهی گسترده، این روش را به گزینه‌ای پایدار در پروژه‌های مقیاس بزرگ تبدیل کرده است. قابلیت برنامه‌ریزی خودکار، استفاده از آب غیرقابل شرب پس از فیلتراسیون اولیه و پوشش‌دهی وسیع، باعث می‌شود این روش به گزینه‌ای اقتصادی با الزامات کاهش شاخص هزینه LCOE در پروژه‌های مقیاس بزرگ تبدیل شود.
ربات‌های شست‌وشو، که انرژی خود را از پنل‌های خورشیدی یا باتری‌های داخلی تأمین می‌کنند، قابلیت عملیات در شب یا شرایط نور کم را دارند و نیاز به اپراتور را حذف می‌کنند. طراحی این ربات‌ها باید منطبق با الزامات ایمنی الکتریکی در IEC 60204-1 باشد تا خطرات الکتریکی و مکانیکی به حداقل برسد.
در نیروگاه‌های بزرگ بالای ۱۰ مگاوات، استفاده از ربات‌ها با کاهش هزینه نیروی انسانی و افزایش چرخه‌های تمیزکاری منظم، بازدهی سرمایه‌گذاری بالایی ایجاد می‌کند. اگرچه هزینه خرید و نصب اولیه بالاست، تحلیل اقتصادی نشان می‌دهد که در پروژه‌های بالای ۱۰ مگاوات، شاخص هزینه LCOE به طور محسوسی کاهش می‌یابد.
ادغام حسگر‌های نوری یا الکتریکی با سیستم‌های تمیزکاری این امکان را فراهم می‌کند که شست‌وشو تنها زمانی انجام شود که کاهش راندمان از حد آستانه مشخص (مثلاً بیش از ۵ درصد) عبور کند. این رویکرد نه تنها مصرف آب و انرژی را به حداقل می‌رساند، بلکه عمر مفید تجهیزات را نیز افزایش می‌دهد.
طبق استاندارد IEC 61724-2، کالیبراسیون و دقت این حسگر‌ها باید به طور منظم کنترل شود تا نتایج معتبر حاصل شود. بررسی‌های اقتصادی نشان داده‌اند که اجرای این روش می‌تواند هزینه‌های بهره برداری و نگهداری (O&M) سالانه را بین ۲۰ تا ۳۰ درصد کاهش دهد. همچنین، اتصال این سیستم‌ها به بستر مانیتورینگ SCADA نیروگاه موجب می‌شود بهره‌وری عملیاتی به شکل قابل‌توجهی بهبود پیدا کند. این روش برای نیروگاه‌های خورشیدی بالای ۵ مگاوات اقتصادی و توجیه‌پذیر است.
در مورد اهمیت و جزئیات عملیاتی تمیزکاری، مقاله‌ای در دکتر سولار با عنوان «شست‌وشوی پنل‌های خورشیدی: راهنمای کامل برای افزایش بهره‌وری برق خورشیدی» به بررسی اهمیت تمیز نگه‌داشتن پنل‌های خورشیدی می‌پردازد. این مقاله روش‌های مختلف شست‌وشو، زمان‌بندی مناسب و نکات ایمنی مرتبط را برای حفظ عملکرد بهینه سیستم‌های فتوولتائیک ارائه می‌دهد.
همچنین در رابطه با این موضوع، مقاله دیگری در دکتر سولار با عنوان «هزینه تعمیر و نگهداری نیروگاه‌های خورشیدی چقدره؟» به بررسی هزینه‌های مرتبط با عملیات و نگهداری (O&M) نیروگاه‌های خورشیدی می‌پردازد. این مقاله تفاوت‌های نگهداری در نیروگاه‌های کوچک و بزرگ و روش‌های مختلف شست‌وشوی پنل‌ها را تحلیل می‌کند.
در جدول زیر، روش‌های مختلف تمیز کردن پنل‌های خورشیدی همراه با ظرفیت نیروگاه‌های مناسب برای هر روش و بازه تقریبی زمان بازگشت سرمایه ارائه شده است. این مقایسه به سرمایه‌گذاران و اپراتور‌ها کمک می‌کند تا روش بهینه برای مقیاس و شرایط نیروگاه خود را انتخاب کنند.
| روش تمیز کردن | ظرفیت بهینه نیروگاه | زمان بازگشت سرمایه |
| دستی با آب و ابزار نرم | کوچک تا ۲ مگاوات | ۱ تا ۲ سال |
| مکانیزه با برس‌های موتوردار | بیشتر از ۵ مگاوات | ۲ تا ۳ سال |
| سیستم‌های خودکار شست‌وشوی بدون آب | ۲ تا ۱۰ مگاوات | ۲ تا ۴ سال |
| شست‌وشو با ربات‌های خورشیدی | بیشتر از ۱۰ مگاوات | ۳ تا ۵ سال |
| شست‌وشو با باران مصنوعی | ۲ تا ۲۰ مگاوات | ۲ تا ۳ سال |
| ترکیب سیستم‌های تمیزکاری با پایش لحظه‌ای آلودگی | بیشتر از ۵ مگاوات | ۳ تا ۴ سال |
تمیز کردن منظم پنل‌های خورشیدی نقش مهمی در حفظ راندمان، افزایش طول عمر تجهیزات و کاهش هزینه‌های عملیاتی دارد. روش‌های مختلف، از شست‌وشوی دستی با آب تصفیه شده گرفته تا فناوری‌های خودکار، رباتیک، پوشش‌های نانو و سیستم‌های باران مصنوعی، بسته به ظرفیت نیروگاه، شرایط اقلیمی و دسترسی به منابع، بازده و بازگشت سرمایه متفاوتی ارائه می‌کنند.
تحلیل اقتصادی با شاخص هزینه LCOE نشان می‌دهد که به‌کارگیری روش‌های مکانیزه و خودکار، به ویژه در نیروگاه‌های متوسط تا بزرگ بالای ۵ مگاوات، علاوه بر کاهش هزینه‌های بهره‌برداری و نگهداری، امکان برنامه‌ریزی دوره‌ای، کاهش توقف تولید و هماهنگی با سیستم‌های SCADA را فراهم می‌کند.
ارسال نظر
آموزش خورشیدی 
خبرهای مرتبط
