Фотоэлектрическая установка с устройством очистки от снежного и ледяного покрова

Проанализированы комплексные исследования по очистке поверхности фотоэлектрических батарей (ФЭБ) от снежного и ледяного покрова, а также изучено влияние заснеженности на основные рабочие параметры ФЭБ. Предложен метод очистки поверхности ФЭБ от снега с помощью энергосберегающего нагревательного элемента (инфракрасного пленочного материала). Разработана фотоэлектрическая установка, которая оснащена инфракрасным пленочным электронагревателем на карбоновой основе.

15 января 2023 года были проведены экспериментальные исследования по очистке снега с поверхности одной ФЭБ и одного ряда фотоэлектрической станции (ФЭС) мощностью 10 кВт на основе поликристаллического кремния, покрытой снегом толщиной 12 см. Из анализа экспериментальных результатов следует, что выработка электроэнергии ФЭС, покрытой снегом, уменьшалась на 80-90% в сравнении с результатами измерений при полуясной погоде зимнего периода. В результате применения инфракрасного пленочного электронагревателя коэффициент полезного действия (к.п.д.) данной ФЭБ восстановлен. Многочисленные эксперименты показывают, что для очистки фронтальной поверхности ФЭС (40 шт. ФЭБ) общей мощностью 10 кВт инфракрасный пленочный электронагреватель потреблял всего 1,7 кВт·час электроэнергии.

Эксперименты продолжались для изучения влияния очистки поверхности ФЭБ мощностью 290 Вт покрытой снегом толщиной 50 мм на к.п.д. ФЭБ в течение двух дней 25-26.01.2024 г. Следует отметить, что к. п. д. ФЭБ при заснеженности и облачности уменьшался до значений 1,5-2%. Это объясняется зависимостью толщины снежного покрова на фронтальной поверхности ФЭБ от величины плотности потока солнечного излучения в зимнее время. После активной очистки фронтальной поверхности ФЭБ от снежного покрова с помощью устройства, к.п.д. обоих ФЭБ уравнивались в течение 25 минут.

1. M. Mani, R. Pillai. «Impact of dust on solar photovoltaic (PV) performance: Research status, challenges and recommendations» Renewable and Sustainable Energy Reviews, 14, 3124 (2010). doi:10.1016/j.rser.2010.07.065

2. W. Zhao, Y. Lv, Z. Wei, W. Van, Q. Zhou «Review on dust deposition and cleaning methods for solar PV modules». Renewable Sustainable Energy. 13,032701 (2021). doi: 10.1063/5.0053866

3. V. S. Saravanan, S. K. Darvekar. «Solar Photovoltaic Panels Cleaning Methods A Review». International Journal of Pure and Applied Mathematics. volume 118, v. 24, рр. 1-17, (2018).

4. X. Dua, F. Jiang, E. Liu, C. Wu, F. H. Ghorbel «Turbulent airflow dust particle removal from solar panel surface: Analysis and experiment». Journal of Aerosol Science, 130, рр. 32-44, (2019) doi.org/10.1016/j.jaerosci.2019.01.005

5. Д. В. Коробатов, О. В. Серадская, Е. А. Сироткин. Система автоматической очистки поверхности солнечного модуля. / Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2016; (11-12):59-68.

6. О. Ф. Тукфатуллин, Р. А. Муминов, И. А. Рахматуллаев, А. Л. Гусев, О. М. Турсункулов, М. Н. Турсунов, М. Р. Рахматуллаев, К. А. Джумамуратов. Морфологические особенности и элементный состав пылевого загрязнения фотоэлектрического модуля. / Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2021; (1-3):10-20.

7. R. E. Pawluk, Y. Chen, Y. She. «Photovoltaic electricity generation loss due to snow – A literature review on influence factors, estimation, and mitigation». Renewable and Sustainable Energy Reviews, 107, 171-82, (2019). doi: 10.1016/j.rser.2018.12.031

8. C. Yan, M. Qu, Y. Chen, M. Feng. «Snow removal method for self-heating of photovoltaic panels and its feasibility study». – Solar Ehergy, 206, 374, (2020). doi: 10.1016/j.solener.2020.04.064

9. Ю. Г. Коломиец, А. Б. Тарасенко, В. В. Тебуев, М. Ж. Сулейманов Исследование влияния различных видов загрязнений на эффективность эксплуатации солнечных энергоустановок в Москве. / Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE). 2018;(4-6):12-24.

10. Ф. Р. Исмагилов, В. Е. Вавилов, Р. А. Нургалиева «Система очистки солнечных панелей». –Вестник УГАТУ, Т. 21, № 3 (77). С. 60-65, 2017. http://journal.ugatu.ac.ru

11. Ж. С. Шыныбай, И. В. Кошкин, С. Б. Есимханов. «Исследование влияния заснеженности на эффективность эксплуатации фотоэлектрических элементов». Известия Национальной Академии наук Республики Казахстан, серия аграрных наук, 2017. – № 2. – С. 93-97.

12. https://kun.uz/ru/news/2023/01/10/sinopti-ki-utochnili-kak-dolgo-v-uzbekistane-proderjitsya-anom-alnyy-moroz (дата обращения от 25.11. 2023 г.)

13. https://sun-shines.ru/self-cleaning-solar-panels-from-snow-with-venturi-effect/

14. http://www.industry.siemens.com/topics/glob-al/en/magazines/process-news/sustainability/logo-con-trols-automatic-panel-cleaning/pages/default.aspx

15. В. Г. Дыскин, Х. Собиров, И. М. Комолов, Э. Т. Абдуллаев. «Очистка загрязнения поверхности фотоэлектрической батареи струей воздуха». Гелиотехника, 3, 17-22, (2017).

16. . I. A. Yuldoshev, V. G. Dyskin, M. N. Tursunov, Kh. Sobirov, S. Shoguchkarov. «Influence of the nozzle section form for cleaning the surface of a photoelectric battarey». Technical science and innovation, 2020. – № 1, с. 123-129.

17. Дыскин В. Г, Юлдошев И. А., Шогучкаров С. К., Ботиров Б. М, Жамолов Т. Р, Рустамова Ш. Ш. Обслуживание фотоэлектрических станций в зимний период // Международная научно-техническая конференция «Тенденции развития альтернативной и возобновляемой энергетики; проблемы и решения» 17-18 мая 2021 г., c. 334-337.

18. V. G. Dyskin, I. A. Yuldoshev and S. Shoguchkorov. «Method for Snow Removal from the Surface of a Photovoltaic Array» Applied Solar Energy. – 2021. – Volume 57, Issue 5, pp. 536-541.

19. И. А. Юлдошев, Ш. Р. Рустамова, А. Кудратов, М. А. Атоева, Э. Б. Жураев. Эффективные методы очистки поверхности фотоэлектрических батарей от снежного и ледяного покрова // Проблемы и решения эффективного использования альтернативных источников энергии. Материалы международной научно-практической конференции. 7-8 ноября 2023 г. – ФерПИ. Фергана. – С. 354-357.

20. И. А Юлдошев, С. К. Шогучкаров, Ш. Ш. Рустамова, Ю. М. Курбанов, Б. М. Ботиров, М. А. Атоева. «Фотоэлектрическая установка». Патент на полезную модель FAP 56583, 2024 г.

21. И. А. Юлдошев, Х. К. Ташматов, Э. Б. Саитов, Б. Вурль. «Ввод и эксплуатация солнечной фотоэлектрической станции, интегрированной с локальной электрической сетью». – Гелиотехника. – 2017. – № 4. – С. 59-62.