Icefobní povrchy pro led, odhazování sněhu v užitkové solární váze

Američtí vědci vyvinuli nátěrový systém, o kterém se tvrdí, že účinně umožňuje opakované pasivní shazování sněhu a ledu v solárních elektrárnách v užitkovém měřítku v širokém rozsahu teplot pod nulou až do -35 stupňů Celsia.

“S některými dodatečnými testy by byla naše technologie okamžitě použitelná na skutečné solární instalace,” autor výzkumu, Anish Tuteja, řekl časopisu pv.“V brzké době plánujeme další rozšířené experimenty, kde bude povlak testován několik let na venkovních solárních panelech.”

50μm povlak se skládá z opticky průhledného povrchu, který vykazuje jak extrémně nízkou adhezi na ledovém rozhraní, tak houževnatost. Byl vyroben s použitím roztoku triglyceridového oleje se středním řetězcem (MCT) s hmotnostním obsahem 60 % hmotn. ke změkčení dvou běžných průmyslových polymerních polyvinylchloridů známých jako MC2 a MC6.

Tato dvě řešení byla testována v podskupině 72článkových panelů o rozměrech 2x1 m na mřížkovém fotovoltaickém systému provozovaném aljašskou elektrárnou ve Fairbanks během zimy 2019 a 2020. Úhel naklonění instalace byl nastaven na 45 stupňů, aby se usnadnilo. sněžení a všech 16 modulů použitých pro experiment bylo vybaveno mikro-invertory. Jak řešení MC2, tak MC6 byla aplikována na povrchové sklo modulu a konstrukční rám.

Panely byly instalovány po čtyřech v orientaci na šířku a každý sloup včetně potažených panelů byl oddělen sloupem obsahujícím nepotažené panely.“Údaje o ubývání sněhu byly shromažďovány kamerou výzkumného stupně umístěnou normálně[ly] ke každému poli a s zorným polem dostatečným k zachycení celé řady experimentálních panelů,” vysvětlili vědci.“Během několika minut sloupy MC2 a MC6 vykázaly zrychlené odhazování sněhu ve srovnání s nepotaženým kontrolním sloupem, přičemž sněhová pokrývka byla snížena o přibližně 61 % a přibližně o 32 % na panelech MC2 a MC6 [potažené panely].”

Naproti tomu panely bez povrchové úpravy zůstaly během testovacího období zcela pokryty sněhem a ledem a byly schopny produkovat téměř nulovou elektřinu. Odklízení sněhu způsobené větrem bylo během testování minimální, protože byly registrovány větry s velmi omezenou rychlostí.

Vědci zjistili, že řešení MC2 dosahuje nejlepšího výkonu, což má za následek průměrnou oblast pokrytí sněhem pouze 27,7 %, zatímco řešení MC6 bylo schopno dosáhnout v průměru 45,4 %. U posledně jmenovaného bylo zjištěno, že má nižší mechanickou pevnost, což také přineslo delaminaci panelů. První jmenovaný si zachoval svůj výkon a stabilitu po dobu 77 dnů experimentu.

Vědci zdůraznili, že technologie povrchové úpravy je schopna zbavit se různých typů sněhu a ledu, a uvedli, že ji lze použít i na fotovoltaiku integrovanou do budovy.“Předpokládá se, že náklady na materiál budou poměrně nízké,” Tuteja řekl magazínu pv.“Odhadoval bych je na méně než 1 dolar za čtvereční stopu.”

Nová technika je navržena v dokumentu Facilitating Large-Scale Snow Shedding from In-Field Solar Arrays using Icephobic Surfaces with Low-Interfacial Toughness, publikovaném v Advanced Materials Technologies. Výzkumná skupina se skládá z vědců z University of Michigan, University of Alaska a Sandia National Laboratories amerického ministerstva energetiky'.