Zakaj vaši sončni kolektorji sovražijo milo za posodo: tehnični poglobljeni potop v čistilno kemijo

Čiščenje solarnih kolektorjev PV sistema se na splošno zdi zelo preprosto mnogim lastnikom solarnih kolektorjev zaradi očitnega razloga, ki stoji za tem. Umazane plošče na splošno proizvedejo več energije kot čiste plošče preprosto zato, ker imajo manj umazanije in zato proizvedejo manj energije kot v prvotnem stanju, preden so se umazale, zato bi moralo njihovo čiščenje z običajnim gospodinjskim detergentom, kot je detergent za pomivanje posode, povrniti plošče na prvotno raven učinkovitosti. Vendar pa je raziskava, izvedena na Univerzi v Turkuju na Finskem, prišla do nepričakovanega zaključka glede izdelka, h kateremu se večina ljudi instinktivno obrne po čiščenju svojih sončnih kolektorjev; milo za pomivanje posode lahko dejansko naredi ravno nasprotno od tega, kar želite doseči, in s tem lahko še dodatno poslabša rezultat.

Ta ugotovitev ni pomembna le kot opomba; služil bo kot pomembna lekcija za tiste, ki bodo v prihodnosti vzdrževali svoje PV sisteme. Natančneje, ta ugotovitev ponazarja, kako je treba razumeti interakcijo med fiziko svetlobe in površinsko kemijo, da bi pravilno vzdrževali kateri koli material PV sistema.

Prevleka na solarnih panelih ima zelo pomembno vlogo, saj preprečuje, da bi se sončna svetloba odbijala od površin panelov; brez prevleke bi se približno štirje odstotki vpadne svetlobe odbili od površine plošče; zato bi brez prevleke prišlo do znatne izgube fotonov, ki jih sončne celice ne bi mogle pretvoriti v električni tok. Prevleka je zelo tanka (pogosto merjena v nanometrih) in njena optična moč bo ostala nedotaknjena samo, če bodo površine plošče v zelo natančnem standardu.

Ko v to enačbo dodate milo, vodi in milu ne dodate preprosto mila. Ustvarjate kompleksno raztopino površinsko aktivnih snovi, razmaščevalcev, dišav, konzervansov in pogosto natrijevega klorida (sol) kot zgoščevalca. Čeprav se ti materiali dobro obnesejo pri raztapljanju maščob na krožnikih, lahko pri uporabi na umetno-pro-odsevni površini pride do veliko bolj zapletene interakcije.

Raziskovalki Julianna Varjopuro in Kati Miettunen z Univerze v Turkuju sta v finski študiji izvedli vrsto testov na vzorcih fotovoltaičnega stekla. Raziskovalci so primerjali milo za posodo z različnimi drugimi čistilnimi izdelki, vključno z etanolom, acetonom, izopropanolom, posebnim detergentom, izdelanim posebej za čiščenje sončnih kolektorjev, in običajnim čistilom za okna. Uporabljeni sta bili dve različni metodi testiranja; prvi je vključeval čiščenje vzorcev z namakanjem v različnih čistilnih sredstvih v daljšem časovnem obdobju; drugi je vključeval rast alg na stekleni površini, da bi posnemali dejanske pogoje čiščenja. Svetloba iz velikega števila razponov valovnih dolžin je bila izmerjena s spektrofotometrom, da bi ugotovili, koliko svetlobe je bilo prepuščeno po vsaki metodi čiščenja. Rezultati so bili jasni-.

Na čistem steklu je večina izdelkov ohranila ali rahlo izboljšala prepustnost svetlobe. Vendar je milo za pomivanje posode zmanjšalo prenos za približno 1 %. Na steklu, ki je bilo umazano z algami in nato očiščeno, se je razlika povečala: sredstvo za pomivanje posode je povzročilo trajno izgubo prenosa skoraj 4 % v primerjavi s pravilno očiščenimi površinami. To pomeni neposredno proizvodnjo električne energije-3–4 % zmanjšanje donosa energije, preprosto zaradi uporabe napačnega detergenta.

Bistveno je, da je mikroskopska analiza pokazala, da anti{0}}prevleka sama po sebi ni bila fizično degradirana ali jedkana. Težava ni bila trajna poškodba, ampak obstojni ostanki. Milo za pomivanje posode je za seboj pustilo film, ki je bil sicer neviden s prostim očesom, vendar je zadostoval za spremembo optičnih lastnosti stekla. Tudi temeljito izpiranje ni uspelo v celoti obnoviti prvotnih ravni prenosa.

Zakaj se detergent za posodo obnaša drugače kot druga čistila? Odgovor je v njegovi kemični sestavi. Mila za pomivanje posode so zasnovana tako, da se oprimejo površin,-zato učinkovito odstranijo maščobo s krožnikov, vendar jih je treba tudi temeljito sprati. Pogosto vsebujejo površinsko aktivne snovi, ki pustijo hidrofilen ali hidrofoben film, odvisno od formule.

Ko se nanesejo na antirefleksno steklo, ti ostanki zapolnijo mikroskopske pore prevleke ali ustvarijo enakomeren film, ki spremeni lomni količnik na površini. Anti{2}}prevleka deluje tako, da ustvarja postopen prehod lomnega količnika med zrakom in steklom. Kakršen koli tuj material, ki se nanese nanj, moti ta gradient in učinkovito obnovi izgube odseva, ki jih je bil premaz zasnovan za odpravo.

Za razliko od izopropilnega alkohola in profesionalnih čistil za steklo sta tudi etanol in aceton zelo učinkovita, vendar ju morate uporabljati previdno, saj lahko povzročita kemične reakcije z materiali za okvirje ali tesnila. Ta študija je pokazala, da vsa ta hlapna čistilna sredstva in namenski-izdelki, namenjeni čiščenju PV, niso poškodovali optične zmogljivosti.

Na podlagi teh ugotovitev je tukaj nekaj priporočil za lastnike stanovanjskih in komercialnih PV sistemov:

V celoti se izogibajte uporabi mila za posodo.Čeprav so sončni kolektorji morda videti čisti po-uporabi z milom za pomivanje posode, milo pušča za seboj nevidne ostanke, ki bodo še naprej zavirali delovanje, dokler jih ne bodo naravno odstranili zaradi vremenskih vplivov (dež, UV in izpostavljenost vetru). Na nekaterih območjih sveta z minimalno količino padavin, kot je jugozahodni del ZDA, lahko ostanki detergenta ostanejo na modulih tudi 6 mesecev.

Uporabljajte le priporočena čistilna sredstva.Čistilni izdelki, ki vsebujejo izopropilni alkohol (običajno 70-odstotna koncentracija ali več) ali komercialno trženi izdelki posebej za čiščenje stekla, vendar ne vsebujejo balzamov ali voska, so varni za uporabo. Namenske-rešitve za čiščenje sončnih kolektorjev so morda dražje; vendar je bila kemija v takih izdelkih posebej razvita za uporabo na anti-premazah.

Če uporabljate samo vodo, uporabite vodo najvišje kakovosti.V idealnem primeru bi morali uporabiti deionizirano ali destilirano vodo. Če za čiščenje uporabljate vodo iz pipe, boste na solarnem modulu pustili mineralne ostanke, ki se lahko sčasoma naberejo in omejijo količino svetlobe, ki prehaja skozi to območje.

Previdno razmislite o mehanskih metodah.Sprejemljive so mehke krtače ali strgali; abrazivna orodja lahko opraskajo steklo ali premaz, kar povzroči trajno škodo, ki ni povezana s čistilno kemijo.

Finska preiskava podpira sočasne preiskave, ki jih izvaja Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics v Nemčiji in sta obe pokazali, da bodo številne pogosto uporabljene čistilne raztopine povzročile dolgoročno-škodo proti-odsevnim premazom na solarnih panelih. Skupaj dokazujejo, da se v industriji vedno bolj zavedajo, da se vzdrževalna dejanja ne izvajajo v vakuumu; kot taki bodo vplivali na dolgoživost delovanja sončnih kolektorjev, začenši z namestitvijo sistema.

3–4 % izguba učinkovitosti zaradi neustreznega čiščenja se naključnemu opazovalcu morda ne bo zdela katastrofalna. Za komercialno napravo, ki letno proizvede na tisoče kilovatnih-ur, pa to v daljšem časovnem obdobju predstavlja pomembno finančno izgubo. Za stanovanjske sisteme lahko pomeni razliko med izpolnjevanjem energetskih pričakovanj in vprašanjem, zakaj se proizvodnja zdi nižja od sosednjih naprav.

Skušnjava, da bi uporabili tisto, kar je že pod pomivalnim koritom, je razumljiva. Toda kot kaže ta raziskava, ima udobje svojo ceno. Izbira pravega čistilnega sredstva ne zahteva posebnega usposabljanja-samo ozaveščenost. Pri sončni energiji, kjer so marže in dolgoročna-uspešnost pomembni, imajo tako majhne odločitve merljive posledice.