Icefóbne povrchy pre ľad, zhadzovanie snehu v solárnej úžitkovej váhe

Americkí výskumníci vyvinuli náterový systém, o ktorom sa tvrdí, že účinne umožňuje opakované pasívne zhadzovanie snehu a ľadu v solárnych elektrárňach v širokom rozsahu mínusových teplôt až do -35 stupňov Celzia.

“S určitým dodatočným testovaním by bola naša technológia okamžite použiteľná na skutočné solárne inštalácie,” Autor výskumu, Anish Tuteja, povedal pre magazín pv.“Čoskoro plánujeme vykonať ďalšie rozšírené experimenty, kde bude náter testovaný niekoľko rokov na vonkajších solárnych paneloch.”

50μm povlak pozostáva z opticky priehľadného povrchu, ktorý vykazuje extrémne nízku adhéziu na ľadovom rozhraní a zároveň húževnatosť. Bol vyrobený s použitím roztoku triglyceridového oleja so stredne dlhým reťazcom (MCT) s hmotnostným obsahom 60 % hmotn. na plastifikáciu dvoch bežných priemyselných polymérnych polyvinylchloridov známych ako MC2 a MC6.

Tieto dve riešenia boli testované v podskupine 72-článkových panelov s rozmermi 2 x 1 m na mriežkovom FV systéme prevádzkovanom aljašskou elektrárňou vo Fairbanks počas zimy 2019 a 2020. Uhol sklonu inštalácie bol nastavený na 45 stupňov, aby sa uľahčilo padanie snehu a všetkých 16 modulov použitých na experiment bolo vybavených mikroinvertormi. Obidve riešenia MC2 a MC6 boli aplikované na povrchové sklo modulu a konštrukčný rám.

Panely boli inštalované štyri nahor v orientácii na šírku a každý stĺp vrátane potiahnutých panelov bol oddelený stĺpom obsahujúcim nepotiahnuté panely.“Údaje o zhadzovaní snehu boli zhromaždené kamerou výskumnej kvality umiestnenou normálne[ly] pre každé pole a so zorným poľom dostatočným na zachytenie celého radu experimentálnych panelov,” vysvetlili vedci.“Stĺpce MC2 a MC6 v priebehu niekoľkých minút vykazovali zrýchlené zhadzovanie snehu v porovnaní s nepotiahnutým kontrolným stĺpom, pričom snehová pokrývka sa znížila o približne 61 % a približne o 32 % na paneloch MC2 a MC6 [-potiahnuté panely].”

Naproti tomu panely bez povrchovej úpravy zostali počas testovacieho obdobia úplne pokryté snehom a ľadom a boli schopné produkovať takmer nulovú elektrinu. Odpratávanie snehu spôsobené vetrom bolo počas testovania minimálne, keďže boli zaznamenané vetry s veľmi obmedzenou rýchlosťou.

Vedci zistili, že riešenie MC2 dosahuje najlepší výkon, výsledkom čoho je priemerná oblasť pokrytia snehom iba 27,7 %, zatiaľ čo riešenie MC6 dokázalo dosiahnuť priemer 45,4 %. Zistilo sa, že posledný uvedený má nižšiu mechanickú pevnosť, čo tiež prinieslo delamináciu panelov. Prvý si zachoval svoju výkonnosť a stabilitu počas 77 dní experimentu.

Vedci zdôraznili, že technológia povrchovej úpravy je schopná zbaviť sa rôznych typov snehu a ľadu a uviedli, že ju možno použiť aj na fotovoltaickú energiu integrovanú do budovy.“Očakáva sa, že náklady na materiál budú pomerne nízke,” Tuteja povedal magazínu pv.“Odhadoval by som ich na menej ako 1 dolár za štvorcový meter.”

Nová technika je navrhnutá v článku Facilitating Large-Scale Snow Shedding from In-Field Solar Arrays using Icephobic Surfaces with low-interfacial Toughness, publikovanom v Advanced Materials Technologies. Výskumnú skupinu tvoria vedci z Michiganskej univerzity, Aljašskej univerzity a Sandia National Laboratories amerického ministerstva energetiky'.