Een Europees onderzoeksteam onderzocht de impact van zand- en stofvervuiling op fotovoltaïsche modules in Oman. Ze verzamelden 60 monsters in verschillende seizoenen, maanden en kantelhoeken.
Wetenschappers van het Imperial College London en het Karlsruhe Institute of Technology onderzochten de effecten van zand- en stofvervuiling op de glasoppervlakken van zonnepanelen in Oman. De helft van Oman bestaat uit woestijn.
Ze bestudeerden de impact van zand- en stofvervuiling op de optische en elektrische energieprestaties van fotovoltaïsche panelen. Co-auteur van het onderzoek, Christos Markides, zei tegen verslaggevers: "We hebben ook een economische analyse van stofvervuiling uitgevoerd, maar deze is nog niet gepubliceerd. De resultaten laten zien dat de economische verliezen sterk afhankelijk zijn van de specifieke locatie."
Het onderzoek was gebaseerd op 60 monsters verzameld in een rioolwaterzuiveringsstation in Muscat, de hoofdstad van Oman.
Het artikel stelt: “Het inschatten van de energieopwekking van daadwerkelijke fotovoltaïsche installaties blijft een uitdaging, omdat verliezen door stofvervuiling over-/onderschat kunnen worden. Verliezen door stofvervuiling zijn sterk afhankelijk van de deeltjesgrootte, vorm en bijbehorende spectra, die een aanzienlijke impact kunnen hebben op de prestaties van fotovoltaïsche installaties. In dit artikel presenteren we de resultaten van een uitgebreide experimentele testcampagne buiten tegen zand- en stofverontreiniging, waarbij gedetailleerde karakteriseringstechnieken worden toegepast en rekening wordt gehouden met de resulterende verliezen. "
In het artikel "Karakterisatie van glasoppervlakvervuiling en de impact ervan op de optische en fotovoltaïsche prestaties van zonne-energie", onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Renewable Energy, leggen Markides en collega's uit dat de testmonsters zijn geproduceerd door een teststuk van ijzerglas. In de zonne-energie-industrie worden deze coupons vaak gebruikt om de bovenste laag van fotovoltaïsche modules in te kapselen. Ze verzamelden aan het einde van elke maand in 2021 glasmonsters, waarbij ze onderscheid maakten tussen het regenseizoen en het droge seizoen. Tijdens elke verzamelperiode verzamelden de onderzoekers vier monsters onder kantelhoeken van 0, 23, 45 en 90 graden.
Vervolgens stuurden ze de monsters naar Londen voor tests op de lichttransmissie. Uit analyse blijkt dat de relatieve transmissie van horizontale monsters met 65% afneemt in het regenseizoen, met 68% in het droge seizoen en met 64% het hele jaar door.
Het onderzoeksteam voegde hieraan toe: “Ter vergelijking: de relatieve transmissie van het verticale proefstuk daalde met respectievelijk 34%, 19% en 31%. Het gemiddelde van het natte proefstuk, het droge proefstuk en het eenjarige proefstuk bij drie verschillende hellingshoeken hoeken De relatieve transmissie wordt verminderd met respectievelijk 44%, 49% en 42%."
Op basis van deze resultaten berekenden de onderzoekers de verwachte vermogensverliezen van monokristallijne PV-modules onder standaard testomstandigheden, namelijk een stralingsintensiteit van 1000 W/m2 en een temperatuur van 25 graden Celsius.
Ze voegden eraan toe: "De relatieve afname van de transmissie, gemeten met behulp van het natte seizoen, het droge seizoen en het hele jaar door horizontale monsters, komt overeen met respectievelijk 67%, 70% en 66% van de voorspelde relatieve afname van de energieopwekking. Geschat bij een lokale kantelhoek van 23%. graden, maandelijks Het relatieve transmissieverlies bedraagt ongeveer 30%, wat resulteert in een afname van ongeveer 30% in het equivalente relatieve fotovoltaïsche vermogen op de onderzoekslocatie elke maand."
De wetenschappers gebruikten vervolgens röntgen- en elektronenmicroscopie om de kenmerken van de bodemdeeltjes te analyseren. Omdat alle glasmonsters van dezelfde plek waren genomen, gingen de wetenschappers ervan uit dat het vuil precies dezelfde materiaaleigenschappen had. Daarom analyseerden ze alleen horizontale glasmonsters tijdens de natte en droge seizoenen en het hele jaar door.
Ze benadrukten: “Röntgendiffractie (XRD) resultaten tonen aan dat de proefstukken voor zand- en stofvervuiling het hele jaar door een verscheidenheid aan mineralen bevatten, zoals silica, calciumcarbonaat, calciummagnesiumcarbonaat, titaniumdioxide, ijzercarbide en aluminiumsilicaat. Elementverdeling De figuur belicht de verbindingen gerapporteerd door XRD-analyse. Het meest dominante element is silicium (Si), de overige elementen omvatten koolstof (C), zuurstof (O), natrium (Na), magnesium (Mg), aluminium (Al), calcium (Ca) en ijzer (Fe)."
De onderzoekers ontdekten ook dat monsters uit het droge seizoen meer PM10-deeltjes bevatten dan monsters uit het regenseizoen. PM10 zijn inhaleerbare deeltjes met een diameter kleiner dan 10 micron. "De studie toont ook aan dat periodieke regenval op natuurlijke wijze opgehoopte grote deeltjes kan wegspoelen, maar geen kleine deeltjes", leggen ze uit in het artikel.