چگونه آفتابی‌ترین منطقه جهان با آلودگی پنل‌های خورشیدی مقابله می‌کند؟

بررسی علمی آلودگی (Soiling) و راهکارهای پاک‌سازی پنل خورشیدی در صحرای آتاکاما

آفتابی‌ترین منطقه جهان، صحرای فوق‌خشک آتاکاما در شمال شیلی، در عین حال یکی از سخت‌ترین محیط‌ها برای بهره‌برداری از نیروگاه‌های خورشیدی است. پژوهش‌های جدید نشان می‌دهد نوع خاصی از آلودگی موسوم به آلودگی چسبیده (Cemented Soiling) می‌تواند تا 9.8٪ از تولید سالانه انرژی خورشیدی را کاهش دهد؛ عددی قابل‌توجه برای نیروگاه‌های مقیاس صنعتی.

تمرکز پژوهش: از گردوغبارمعمولی تا آلودگی چسبیده

تفاوت آلودگی غیرچسبیده و چسبیده در پنل خورشیدی

در این تحقیق، برای نخستین بار تمرکز از گردوغبار غیرچسبیده به سمت آلودگی چسبیده تغییر یافت:

• آلودگی غیرچسبیده (Non‑cemented Soiling):

  شامل گردوغبار، شن، و ذرات سبک که اتصال ضعیفی به سطح شیشه دارند و به‌راحتی با باران یا شست‌وشوی ملایم حذف می‌شوند.

• آلودگی چسبیده (Cemented Soiling):

  در اثر رطوبت محدود، مواد آلی یا واکنش‌های شیمیایی به سطح شیشه پنل می‌چسبد و حتی با باران یا تمیزکاری سبک نیز حذف نمی‌شود.

این نوع آلودگی به‌ویژه در اقلیم‌های فوق‌خشک با تابش بسیار بالا اهمیت فزاینده‌ای دارد.

روش تحقیق: ترکیب آزمایش میدانی و آزمایشگاهی

آزمایش‌های میدانی در صحرای آتاکاما

آزمایش‌های فضای باز در سکوی خورشیدی آتاکاما (PSDA) وابسته به دانشگاه آنتوفاگاستا انجام شد. در این بخش:

• نمونه‌های شیشه PV با ابعاد 4×6 سانتی‌متر
• نصب‌شده روی ماژول‌های فعال با زاویه شیب 20 درجه
• جهت‌گیری رو به شمال
• آنالیز پس از 2 روز، 1 هفته و 1، 2 و 3 ماه

ویژگی‌های آلودگی با آنالیز مورفولوژیکی، عنصری و ساختاری بررسی شد.

پایش عملکرد پنل خورشیدی

برای ارزیابی عملکرد، از دو سلول مرجع سیلیکونی کالیبره‌شده استفاده شد:

• یک سلول روزانه تمیز می‌شد
• سلول دیگر بدون شست‌وشو باقی می‌ماند

این روش امکان محاسبه دقیق افت توان ناشی از آلودگی را فراهم کرد.

شبیه‌سازی اقتصادی: زیان سالانه تا 93,800 دلار به ازای هر مگاوات

بر اساس مدل تجمع خطی آلودگی:

• کاهش تولید انرژی: تا 9.8٪ در سال
• خسارت اقتصادی: حدود 93,800 دلار به ازای هر MW در سال
• شبیه‌سازی برای نیروگاه 1 مگاواتی سیلیکون کریستالی دوطرفه (Monofacial) انجام شد.

آزمایش‌های آزمایشگاهی: چرا تمیزکاری خشک کافی نیست؟

نتایج کلیدی تمیزکاری خشک و مرطوب

در آزمایشگاه مؤسسه ملی انرژی خورشیدی فرانسه (INES):

• تمیزکاری خشک، عملکرد اولیه پنل را ظاهراً بازیابی می‌کند
• اما ذرات چسبیده را کاملاً حذف نمی‌کند
• باقی‌مانده‌ها به‌عنوان هسته‌های تبلور عمل کرده و باعث تسریع آلودگی مجدد می‌شوند

این اثر تجمعی، نگهداری آینده پنل‌ها را دشوارتر و پرهزینه‌تر می‌کند.

چرا شست‌وشوی مرطوب، راهکار بلندمدت است؟

با وجود:

• هزینه عملیاتی بالاتر
• کمبود شدید آب در آتاکاما

پژوهشگران تأکید می‌کنند که شست‌وشوی مرطوب (Wet Cleaning):

• چسبندگی ذرات را به حداقل می‌رساند
• از شکل‌گیری هسته‌های آلودگی جدید جلوگیری می‌کند
• عملکرد نوری پنل را در بلندمدت پایدارتر نگه می‌دارد

اهمیت جهانی نتایج برای مناطق خشک و نیمه‌خشک

این تحقیق که در مجله Renewable Energy منتشر شده، تنها محدود به شیلی نیست. روش‌شناسی آن:

• برای خاورمیانه، ایران، شمال آفریقا و مناطق کویری کاملاً قابل تعمیم است
• راهنمایی عملی برای استراتژی نگهداری نیروگاه‌های خورشیدی در اقلیم خشک ارائه می‌دهد

آتاکاما؛ قطب خورشیدی آمریکای لاتین

• بیش از 90٪ ظرفیت خورشیدی نصب‌شده شیلی در آتاکاما قرار دارد
• ده‌ها نیروگاه بزرگ مقیاس در دهه اخیر به بهره‌برداری رسیده‌اند
• این منطقه نمونه‌ای ایده‌آل برای مطالعه چالش‌های واقعی پنل‌های خورشیدی است

جمع‌بندی تخصصی آرا نیرو

آلودگی چسبیده یک چالش پنهان اما بسیار پرهزینه در نیروگاه‌های خورشیدی مناطق خشک است. انتخاب استراتژی صحیح شست‌وشو نه‌تنها مسئله فنی، بلکه تصمیمی اقتصادی و راهبردی در بهره‌برداری بلندمدت نیروگاه محسوب می‌شود.

نویسنده: دپارتمان خبری آرا نیرو
منبع: مجله فتوولتائیک PV

آرا نیرو شما را به اخبار روز دنیای انرژی‌های تجدید پذیر دعوت می‌کند:

باتری آهن–سدیم Inlyte | ذخیره‌سازی بلندمدت انرژی با راندمان بالا

مطالعات ژئوتکنیک در پروژه نیروگاه خورشیدی ۱۰ مگاواتی

وام احداث نیروگاه خورشیدی 1404: از قرارداد خرید تضمینی تا وام کم‌بهره صندوق امید