Bề mặt Icephobic cho băng, tuyết phủ trong năng lượng mặt trời quy mô tiện ích
Dec 13, 2021
Các nhà nghiên cứu Hoa Kỳ đã phát triển một hệ thống lớp phủ được cho là cho phép hiệu quả việc đổ băng tuyết lặp đi lặp lại, thụ động trong các nhà máy năng lượng mặt trời quy mô tiện ích trên một phạm vi rộng nhiệt độ từ 0 đến -35 độ C.
“Với một số thử nghiệm bổ sung, công nghệ của chúng tôi sẽ được áp dụng ngay lập tức cho việc lắp đặt năng lượng mặt trời thực,” tác giả nghiên cứu tương ứng, Anish Tuteja, nói với tạp chí pv.“Chúng tôi có kế hoạch sớm thực hiện nhiều thí nghiệm mở rộng hơn, trong đó lớp phủ sẽ được thử nghiệm trong vài năm trên các tấm pin mặt trời ngoài trời.”
50μm lớp phủ bao gồm một bề mặt trong suốt về mặt quang học thể hiện cả độ bền và độ bám dính bề mặt băng cực thấp. Nó được chế tạo bằng cách sử dụng dung dịch dầu triglycerid chuỗi trung bình (MCT) với hàm lượng 60wt% trọng lượng để làm dẻo hai polyme polyvinyl clorua phổ biến trong công nghiệp được gọi là MC2 và MC6, tương ứng.
Hai giải pháp đã được thử nghiệm trong một tập hợp con gồm các tấm pin 72 ô có kích thước 2x1m trên một hệ thống PV được kết nối với lưới được vận hành bởi một công ty tiện ích Alaska ở Fairbanks trong mùa đông năm 2019 và năm 2020. Góc nghiêng của lắp đặt được đặt ở 45 độ để tạo điều kiện thuận lợi tuyết rơi, và tất cả 16 mô-đun được sử dụng cho thí nghiệm đều được trang bị bộ biến tần siêu nhỏ. Cả hai giải pháp MC2 và MC6 đều được áp dụng cho kính bề mặt mô-đun và khung kết cấu.
Các tấm được lắp đặt bốn chiều theo hướng ngang và mỗi cột bao gồm các tấm phủ được ngăn cách bởi một cột chứa các tấm không phủ.“Dữ liệu về tuyết rơi được thu thập bởi một máy ảnh cấp nghiên cứu được đặt bình thường [ly] cho từng mảng và với trường nhìn đủ để chụp toàn bộ các bảng thí nghiệm,” các nhà khoa học giải thích.“Trong vài phút, cả hai cột MC2 và MC6 đều cho thấy tuyết rơi nhanh hơn, so với cột điều khiển không có lớp phủ, với mức độ phủ tuyết lần lượt giảm khoảng 61% và khoảng 32% trên MC2 và MC6 [bảng điều khiển có lớp phủ].”
Ngược lại, các tấm pin không được tráng phủ vẫn bị băng tuyết bao phủ hoàn toàn trong thời gian thử nghiệm và có thể sản xuất điện gần như bằng không. Việc loại bỏ tuyết do gió gây ra là rất ít trong quá trình thử nghiệm, vì gió với tốc độ rất hạn chế đã được đăng ký.
Các nhà khoa học nhận thấy rằng giải pháp MC2 đạt được hiệu suất tốt nhất, dẫn đến diện tích tuyết phủ trung bình chỉ là 27,7%, trong khi giải pháp MC6 có thể đạt được mức trung bình là 45,4%. Loại thứ hai được phát hiện có độ bền cơ học thấp hơn, điều này cũng dẫn đến sự tách lớp cho các tấm. Đầu tiên duy trì hiệu suất và sự ổn định của nó trong 77 ngày thử nghiệm.
Các nhà khoa học nhấn mạnh rằng công nghệ phủ có thể làm rơi các loại băng tuyết khác nhau và cho biết nó cũng có thể được áp dụng cho PV tích hợp trong tòa nhà.“Chi phí vật liệu dự kiến sẽ khá thấp,” Tuteja nói với tạp chí pv.“Tôi ước tính chúng sẽ ít hơn $ 1 cho mỗi thước vuông.”
Kỹ thuật mới này được đề xuất trong bài báo Tạo điều kiện thuận lợi cho Tuyết phủ trên Quy mô lớn từ Mảng Mặt trời Nội địa bằng cách sử dụng các Bề mặt Icephobic có Độ dai giữa các bề mặt thấp, được xuất bản trong Advanced Materials Technologies. Nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà khoa học từ Đại học Michigan, Đại học Alaska và Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia của Bộ Năng lượng' s.
