Устройство, разработанное в ЮУрГУ, защитит солнечные батареи от пыли

Патент на устройство, предотвращающее загрязнение пылью поверхности солнечных батарей, получили ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ), 8 августа сообщает пресс-служба вуза.

Устройство защиты от пыли, разработанное челябинскими изобретателями, обеспечит повышение эффективности выработки электроэнергии как частными солнечными модулями, так и солнечными батареями крупных электростанций.

Профессор кафедры «Электрические станции, сети и системы электроснабжения» Ирина Кирпичникова, одна из трех авторов патента, пояснила:

«Проблема запыления солнечных модулей особо остро стоит в регионах, для которых характерны пылевые и песчаные бури. Даже мелкодисперсная пыль нашего района вносит свои негативные последствия в работу солнечных модулей. Упавший на его поверхность листочек уже создает затенение на некотором участке модуля и снижает объем вырабатываемой электроэнергии».

На кафедре, где работает Ирина Кирпичникова, для решения этой проблемы было разработано специальное устройство, состоящее из рамки, изготовленной из диэлектрического материала, которую устанавливают поверх солнечного модуля.

На рамке параллельно располагаются два тонких провода, потенциал одного из них положительный, а другого — отрицательный. Ориентация проводов на рамке значения не имеет.

Напряжение на проводах, подаваемое с помощью импульсного источника высокого напряжения, составляет от 6000 до 12 000 В. Но поскольку ток при создании импульса напряжения составляет лишь несколько миллиампер, то рамка энергии практически не потребляет.

Частицы пыли, обладающие своим естественным электрическим зарядом, попав в электрическое поле устройства, притягиваются к одному из электродов, имеющему противоположный заряд.

При выборе варианта конструкции устройства разработчики учитывали ряд параметров. Например, электрическую прочность воздуха, чтобы избежать его электрических пробоев, аналогичных молниям в грозу. Диаметр проводов подбирался таким, чтобы затенение ими солнечного модуля не превышало 6–8%.

Оптимальную величину межэлектродного расстояния разработчики определили опытным путем, рассказала другой автор патента аспирант кафедры «Электрические станции, сети и системы электроснабжения» Валерия Шестакова.

В результате работы защитного устройства частицы пыли осаждаются на нем, не достигая поверхности солнечного элемента. По мере загрязнения устройства его демонтируют и промывают проточной водой. После высыхания «защитную рамку» можно снова устанавливать на модуль.

Ученые с помощью специального программного обеспечения выполнили моделирование процесса осаждения пыли на поверхность модуля. Эффективность работы солнечной батареи с установленным защитным устройством рассчитывалась для наиболее оптимального расположения солнечного модуля, что для челябинского региона равно углу в 55%, для случая установки модуля на территории промышленного предприятия города рядом с источником запыления — грунтовой дорогой.

Расчеты показали, что срок окупаемости защищающего от пыли устройства для таких экстремальных условий размещения составит до 8 месяцев на один солнечный модуль. Устройство снижает потери в выработке электроэнергии модулем из-за его затенения пылью, а таже уменьшает расход чистой воды, которая идет для мытья солнечных модулей.

Разработчики отмечают возможность применения устройства в других областях народного хозяйства, например, в ЖКХ для защиты оконных стекол от запыления.