حصل العلماء وطلاب الدراسات العليا في معهد البوليتكنيك بجامعة جنوب الأورال لحكومية اعلى براءة اختراع لجهاز يمنع تلوث سطح الألواح الشمسية. سيعمل الجهاز على تحسين كفاءة توليد الكهرباء من خلال الوحدات الشمسية الخاصة والألواح الشمسية في محطات الطاقة الكبيرة.
يمكن أن يحدث انخفاض في أداء وحدة الطاقة الشمسية نتيجة لارتفاع درجة حرارتها وتلفها الميكانيكي والتلوث الذي يؤدي إلى تدهورها وتتطلب المزيد من التحسين والصيانة، وهذه أيضًا مشكلة الطاقة الشمسية.
«مشكلة غبار الوحدة/ الالواح الشمسية حادة بشكل خاص في المناطق التي تتميز بالعواصف الترابية والرملية. حتى الغبار الناعم في منطقتنا له عواقبه السلبية على تشغيل الوحدات الشمسية. الورقة التي قد تسقط على سطحه الالواح تخلق بالفعل تظليلًا في قسم معين من الوحدة وتقلل من كمية الكهرباء المولدة»,- تشرح إيرينا كيربيتشنيكوفا ، الأستاذة في قسم «محطات الطاقة، الشبكات وأنظمة إمداد الطاقة».
تم تطوير الجهاز في قسم جامعة جنوب الاورال الحكومية لمحطات الطاقة والشبكات وأنظمة إمداد الطاقة ، وهو مثبت فوق وحدة الطاقة الشمسية. يتكون من إطار مصنوع من مادة عازلة للكهرباء ، تكون الأسلاك الرقيقة متوازية ، أحدهما له إمكانية «موجب» ، والآخر - «ناقص». يتم تزويد الأسلاك بجهد كهربائي من 6000 إلى 12000 فولت باستخدام مصدر جهد عالي. لتشغيل الإطار ، لا يلزم عمليا أي طاقة ، لأن التيار عند إنشاء نبضة عالية الجهد لا يتجاوز بضعة ملي أمبير.
يمكن أن تكون الأسلاك أفقية أو رأسية - الكفاءة في كلتا الحالتين هي نفسها تقريبًا. جسيم الغبار له شحنته الكهربائية الطبيعية الخاصة به ، حيث يقع في المجال الكهربائي للجهاز المطور ، تحت تأثير القوى الفيزيائية والكهربائية ، وينجذب إلى أحد الأقطاب الكهربائية. إذا كان للجسيم شحنة موجبة ، فإنه يظل باقياً على قطب الشحنة السالبة ، والعكس صحيح.
«عند اختيار خيار تصميم للجهاز ، تم أخذ عدد من المعلمات في الاعتبار. لذلك ، على سبيل المثال ، يجب أن تؤخذ القوة الكهربائية للهواء في الاعتبار لتجنب الأعطال الكهربائية (في الطبيعة ، هو البرق). يتم تحديد قطر الأسلاك بطريقة لا يحدث فيها تظليل الوحدة الشمسية بأكثر من 6-8%. تم تحديد معلمات مسافة القطب الكهربائي تجريبياً»,- تقول فاليريا شيستاكوفا ، طالبة دراسات عليا في قسم «محطات الطاقة، الشبكات وأنظمة إمداد الطاقة».
وبالتالي ، تترسب جزيئات الغبار على الجهاز دون الوصول إلى سطح الوحدة الشمسية. عندما يصبح جهاز الحماية متسخًا ، يتم تفكيكه من الوحدة الشمسية وتنظيفه تحت الماء الجاري. بعد التجفيف بشكل طبيعي ، يصبح «الإطار الواقي» جاهزًا للاستخدام مرة أخرى.
قام العلماء بمحاكاة عمليات ترسب الغبار على سطح الوحدة باستخدام برنامج خاص. تمت دراسة كفاءة البطارية الشمسية ، المحمية بجهاز عالي الجهد ، في أفضل موقع للوحدة الشمسية ، والذي يتوافق مع خط العرض الجغرافي لمنطقتنا - بزاوية 55 % على أراضي مؤسسة صناعية من المدينة الواقعة بجانب منبع الغبار - طريق ترابي.
أظهرت الدراسات التجريبية أن فترة الاسترداد لأجهزة الحماية من الغبار تصل إلى - 8 أشهر لكل وحدة شمسية. يقوم الجهاز بتغطية الفاقد في توليد الطاقة بواسطة الوحدة بسبب تظليلها ويقلل من استهلاك المياه النظيفة لغسيل الوحدات الشمسية.
يتم إيلاء اهتمام خاص للمطورين لإمكانية استخدام الجهاز في مجالات أخرى من اقتصاد التنمية (على سبيل المثال ، في الإسكان والخدمات المجتمعية لحماية ألواح النوافذ من الغبار). أيضًا ، اقترح مؤلفو التطوير توصيات لتحسين جهاز التصميم ولتحديد معلمات النظام والمواد المستخدمة.
إيكاترينا باروشينا ، الصورة: أرشيف إيرينا كيربيتشنيكوفا