Спільна дослідницька група з Науково-технічного інституту Тегу Кьонбук (DGIST) та Samsung Electronics створила технологію з автономним живленням, яка видаляє пил із сонячних панелей, використовуючи лише вітер. Професор Джух’юк Лі (Juhyuck Lee) з кафедри енергетичних наук та інженерії DGIST очолив команду, а доктор Ванчул Синг (Wanchul Seung) – з відділу глобальних технологічних досліджень компанії Samsung Electronics.
Основою цього прориву є обертовий трибоелектричний наногенератор (Rotational Triboelectric Nanogenerator (RTENG), що працює на вітрі. Цей пристрій вловлює енергію вітру та подає її на електродинамічний екран (EDS), який змітає пил із сонячних панелей. Ця конструкція працює незалежно, на відміну від звичайних систем, які потребують зовнішнього джерела живлення.
Накопичення пилу на сонячних панелях є серйозною проблемою, яка знижує вихідну потужність і підвищує витрати на очищення. Хоча традиційна технологія EDS може видаляти пил за допомогою електричних полів, вона часто потребує джерела живлення високої напруги. Це робить його непрактичним у віддалених або важкодоступних місцях, таких як пустелі, гори або космічні станції.
“Ключовим висновком цього дослідження є те, що трифазна висока напруга, що генерується енергією вітру, використовується для переміщення пилу в потрібному напрямку, і для цього не потрібне зовнішнє живлення”, – сказав професор Лі.
Подолання обмежень попередніх дизайнів
У 2024 році дослідники з DGIST запропонували однофазну систему EDS на вітровій енергії. Хоча вона пропонувала крок вперед в автономному очищенні, конструкція мала недоліки. Вона працювала, переміщуючи пил з боку в бік за допомогою електричних полів і спираючись на силу тяжіння для притягування пилу вниз.
В результаті, він був не дуже ефективним. На його продуктивність сильно впливав кут, під яким була встановлена сонячна панель .
Щоб вирішити ці проблеми, команда створила нову трифазну систему EDS. Вона включає спеціально побудований трифазний обертовий трибоелектричний наногенератор та EDS-електроди з унікальним візерунком.
Оновлена конструкція переміщує пил в одному напрямку, забезпечуючи кращий контроль та вищу ефективність. Важливо, що продуктивність залишається незмінною незалежно від нахилу сонячної панелі.
Випробування показали , що вітровий генератор може видавати напругу до 1383 вольт. Система досягла ефективності видалення пилу 83,48%. Це приблизно в 1,6 раза ефективніше, ніж у попередньої однофазної моделі.
“Ця технологія зменшить витрати на обслуговування сонячних панелей і може бути ефективно застосована в широкому діапазоні середовищ”, – заявив Лі.
Вітрова система EDS з новим 3-фазним RTENG забезпечує одностороннє видалення пилу, перевершуючи 1-фазні системи.
Зображення: Nano Energy
Чистіші панелі та краща продуктивність
Реальні наслідки цієї технології є значними. Однією з головних проблем із сонячною енергією є підтримка чистоти панелей у місцях, де ручна праця або очищення водою непрактичні.
У пустельних регіонах або космосі відправлення людей або техніки для очищення панелей може бути дорогим і складним. Нова система використовує вітер, вільнодоступний ресурс у багатьох регіонах, для очищення.
Окрім видалення пилу, система EDS на вітроенергії покращує продуктивність сонячних панелей. Дослідження показало, що використовуючи лише енергію вітру , система може відновити сонячні панелі приблизно до 96% їхньої початкової ефективності перетворення енергії . Це означає більшу продуктивність енергії без необхідності дорогого обслуговування.
Поєднання розумного дизайну та самодостатності надає цій технології перевагу. Вона пропонує практичний спосіб продовжити термін служби сонячних установок та підвищити їхню надійність у складних умовах. Система особливо корисна для місць, що знаходяться поза мережею та без зовнішнього джерела живлення.
Джерело: Interesting Engineering