Koniec z kurzem i brudem: nanotechnologiczne rozwiązanie dla systemów fotowoltaicznych
Systemy fotowoltaiczne wytwarzające zrównoważoną i czystą energię ze światła słonecznego gromadzą brud, pyły, kurz, wodę czy piasek. W rezultacie dochodzi do zmniejszenia ilości energii świetlnej docierającej do ogniw słonecznych, a jak wynika z niektórych badań, może to powodować obniżenie wydajności ogniw nawet o 50 %. Właśnie z tego powodu tak ważne jest utrzymanie ich w czystości. Regularne czyszczenie i utrzymanie ogniw może być jednak bardzo kosztowne, a w dodatku może skutkować problemem wytwarzania ścieków. Problemy te rozwiązuje finansowany przez UE projekt SolarSharc, w ramach którego opracowano zaawansowaną technologicznie powłokę odporną na zabrudzenia, dzięki której będzie możliwe zapewnienie czystej powierzchni ogniw fotowoltaicznych, co spowoduje optymalizację ich wydajności i efektywności energetycznej. W wywiadzie opublikowanym na portalu „European Coatings” David Hannan, przedstawiciel jednego z partnerów projektu – spółki Opus Materials Technologies, stwierdził, że wszelkie działania na rzecz opracowania powłok zabezpieczających ogniwa przed zabrudzeniem są dyktowane przez kwestie dotyczące zrównoważonego rozwoju oraz potrzebę wytwarzania czystej energii elektrycznej. Hannan wskazał główne wyzwania związane z wytwarzaniem energii słonecznej i dodał, że „pyły, brud i inne zanieczyszczenia na panelach słonecznych stanowią główny powód spadku efektywności energetycznej i strat w produkcji energii słonecznej, powodując utratę mocy wytwórczych o łącznej wartości przekraczającej 40 mld EUR rocznie. Skutkuje to emisją ponad 100 mln ton CO2 do atmosfery w wyniku wytwarzania energii elektrycznej z paliw kopalnych w celu uzupełnienia braków”. Hannan wymienił także wady istniejących powłok samoczyszczących, takie jak „krótki okres użytkowania (zaledwie 2–3 lata), niską przejrzystość i wysokie koszty (ponad 260 EUR/litr). W praktyce oznacza to, że ich stosowanie nie jest zwykle opłacalne, w związku z czym nikt ich nie wykorzystuje – zamiast tego wszyscy po prostu akceptują straty, które mają mniejszy wpływ na finanse i działanie elektrowni słonecznej”. Zwiększona wydajność Według strony internetowej projektu, nanocząsteczkowa struktura opracowana w ramach projektu SolarSharc zapewnia „wysoką przejrzystość, poprawiając wydajność paneli o 4 %, jednocześnie zwiększając także estetykę paneli w przypadku zastosowań architektonicznych. Rozwiązanie oparte na krzemionce jest całkowicie bezpieczne, a dodatkowo pozwala na skalowalną produkcję”. Powłoka opracowana w ramach projektu SolarSharc jest nie tylko trwała i samoczyszcząca, lecz oferuje dodatkowo „właściwości antyrefleksyjne, a także odporność na wysokie temperatury i warunki atmosferyczne”. Właściwości antyrefleksyjne innowacyjnej powłoki SolarSharc „pozwalają na poprawę przepuszczalności światła, dzięki czemu ponad 93 % całego dostępnego światła może docierać do ogniwa fotowoltaicznego”. Jak wyjaśniono na stronie internetowej projektu, hybrydowa nieorganiczno-organiczna powłoka SolarSharc charakteryzuje się grubością wynoszącą zaledwie kilka mikronów. „[Powłoka] Solar Sharc® została oparta na krzemionkowej (szklanej) sieci związanej chemicznie z grupami organicznymi zapobiegającymi przywieraniu, dzięki czemu ma właściwości hydrofobowe i zapobiega zabrudzeniu paneli przez zanieczyszczenia znajdujące się w wodzie. Dzięki powłoce kropelki wody nie zwilżają powierzchni ogniwa, a zamiast tego tworzą większe krople na powłoce i spływają z panelu przy niskim kącie nachylenia”. Na stronie projektu twórcy stwierdzają również, że zanieczyszczenia stałe, takie jak pyły czy piasek, mogą być „łatwo usuwane przez wiatr lub przy użyciu minimalnych ilości wody”. Rynkami docelowymi projektu są elektrownie słoneczne wytwarzające energię elektryczną na dużą skalę oraz błyskawicznie rozwijający się sektor ogniw fotowoltaicznych zintegrowanych z budynkami (BIPV). Partnerzy projektu mają nadzieję, że uda im się wprowadzić na rynek powłokę SolarSharc oraz nowe, samoczyszczące się moduły fotowoltaiczne BIPV, „od poziomu prototypu będącego na 6. poziomie gotowości technologicznej, aż do poziomu funkcjonalnej demonstracji w ogniwach typu BIPV, certyfikacji, skutecznego wprowadzenia na rynek i zorganizowania odpowiedniego łańcucha dostaw w celu zapewnienia szybkiego rozwoju”, jak podają autorzy projektu w serwisie CORDIS. Realizacja projektu SolarSharc (SOLARSHARC - A DURABLE SELF-CLEAN COATING FOR SOLAR PANELS TO IMPROVE PV ENERGY GENERATION EFFICIENCY) rozpoczęła się w 2017 roku. Produkt zostanie wprowadzony na rynek w 2019 roku. Więcej informacji: strona projektu SolarSharc
Kraje
Zjednoczone Królestwo
