Jégfób felületek jég- és hóhullás esetén a közüzemi méretű napelemben

Amerikai kutatók olyan bevonatrendszert fejlesztettek ki, amelyről azt állítják, hogy hatékonyan teszi lehetővé a hó és a jég ismételt, passzív leválását közüzemi méretű napelemes erőművekben a nulla alatti hőmérséklet széles tartományában, egészen -35 Celsius-fokig.

“Néhány további teszteléssel technológiánk azonnal alkalmazható lenne valódi napelemes létesítményekben,” a kutatás megfelelő szerzője, Anish Tuteja mondta a pv magazinnak.“Terveink szerint hamarosan újabb kiterjesztett kísérleteket végzünk, ahol a bevonatot pár évig kültéri napelemeken tesztelik.”

Az 50μm bevonat egy optikailag átlátszó felületből áll, amely rendkívül alacsony jégfelületi tapadást és szívósságot mutat. Úgy állították elő, hogy 60 tömeg%-os közepes láncú triglicerid (MCT) olaj oldatát alkalmazták két általánosan elterjedt, MC2 és MC6 néven ismert ipari polimer polivinil-klorid lágyítására.

A két megoldást 72 cellás, 2x1 méteres panelekből álló részhalmazban tesztelték egy, a Fairbanksben található alaszkai közmű hálózatra kapcsolt napelemes rendszerén 2019 és 2020 telén. A telepítés dőlésszögét 45 fokra állítottuk be, hogy megkönnyítsék a telepítést. hóhullás, és mind a 16 kísérlethez használt modult mikroinverterekkel szerelték fel. Mind az MC2, mind az MC6 megoldást a modulfelület üvegére és szerkezeti keretére alkalmaztuk.

A paneleket négyfelé helyezték el fekvő tájolásban, és minden oszlopot, beleértve a bevont paneleket is, egy bevonat nélküli paneleket tartalmazó oszlop választotta el.“A hóhullással kapcsolatos adatokat egy kutatási minőségű kamera gyűjtötte össze, amely az egyes tömbökhöz normálisan volt elhelyezve, és elegendő látómezővel a kísérleti panelek teljes skálájának rögzítéséhez,” – magyarázták a tudósok.“Néhány perc alatt mind az MC2, mind az MC6 oszlop felgyorsult hóhullást mutatott a bevonat nélküli kontrolloszlophoz képest, a hótakaró körülbelül 61%-kal, az MC6-on pedig körülbelül 32%-kal csökkent.”

Ezzel szemben a bevonat nélküli paneleket a tesztidőszak alatt teljesen beborította a hó és a jég, és szinte nulla áramot tudtak termelni. A szél okozta hóeltakarítás minimális volt a tesztelés során, mivel nagyon korlátozott sebességű szeleket regisztráltak.

A tudósok azt találták, hogy az MC2 megoldása éri el a legjobb teljesítményt, így az átlagos hóborítási terület mindössze 27,7%, míg az MC6 megoldás átlagosan 45,4%-ot tudott elérni. Utóbbiról kiderült, hogy kisebb a mechanikai szilárdsága, ami a panelek leválását is hozta. Az előbbi megőrizte teljesítményét és stabilitását a kísérlet 77 napja alatt.

A tudósok hangsúlyozták, hogy a bevonattechnológia különböző típusú hó és jég ontására képes, és azt mondták, hogy az épületbe integrált napelemeknél is alkalmazható.“Az anyagköltségek várhatóan meglehetősen alacsonyak lesznek,” – mondta Tuteja a pv magazinnak.“Négyzetméterenként 1 dollárnál kevesebbre becsülném őket.”

Az új technikát az Advanced Materials Technologies folyóiratban közzétett „Facilitating Large-Scale Snow Shedding from In-Field Solar Arrays using Icephobic Surfaces with low-interfacial Toughness” című cikk javasolja. A kutatócsoport a Michigani Egyetem, az Alaszkai Egyetem és az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma's Sandia National Laboratories tudósaiból áll.