Jääfobiset pinnat jäälle, lumelle, aurinkoenergian hyötykäyttöön
Dec 13, 2021
Yhdysvaltalaiset tutkijat ovat kehittäneet pinnoitusjärjestelmän, jonka väitetään mahdollistavan tehokkaasti toistuvan, passiivisen lumen ja jään irtoamisen hyötykäyttöön tarkoitetuissa aurinkovoimaloissa useilla pakkasen lämpötiloilla aina -35 celsiusasteeseen asti.
“Muutamalla lisätestauksella tekniikkaamme sovellettaisiin välittömästi oikeisiin aurinkosähköasennuksiin,” tutkimusta vastaava kirjoittaja Anish Tuteja kertoi pv-lehdelle.“Suunnittelemme pian lisää laajempia kokeita, joissa pinnoitetta testataan parin vuoden ajan ulkona olevilla aurinkopaneeleilla.”
50μm pinnoite koostuu optisesti läpinäkyvästä pinnasta, jolla on sekä erittäin alhainen jään pintakiinnitys että sitkeys. Se valmistettiin käyttämällä keskipitkäketjuisen triglyseridiöljyn (MCT) liuosta, jonka painopitoisuus on 60 painoprosenttia kahden yleisen teollisen polymeeripolyvinyylikloridin pehmittämiseksi, jotka tunnetaan nimillä MC2 ja MC6, vastaavasti.
Näitä kahta ratkaisua testattiin 72-kennoisten paneelien osajoukossa, joiden mitat olivat 2 x 1 m, verkkoon sidotussa aurinkosähköjärjestelmässä, jota operoi Alaskan sähkölaitos Fairbanksissa talvisin 2019 ja 2020. Asennuksen kallistuskulma asetettiin 45 asteeseen helpottamaan. lumen putoaminen, ja kaikki kokeessa käytetyt 16 moduulia varustettiin mikroinverttereillä. Sekä MC2- että MC6-ratkaisut levitettiin moduulipintalasiin ja rakennerunkoon.
Paneelit asennettiin neljänä ylöspäin vaakasuunnassa ja jokainen pylväs, mukaan lukien päällystetyt paneelit, erotettiin pylväällä, jossa oli päällystämättömiä paneeleja.“Tiedot lumen leviämisestä kerättiin tutkimustason kameralla, joka oli sijoitettu normaalisti jokaiseen matriisiin ja jonka näkökenttä oli riittävä kaapamaan koko kokeellisen paneelien sarjan,” tutkijat selittivät.“Muutamassa minuutissa sekä MC2- että MC6-pylväät osoittivat nopeutettua lumen vuotoa verrattuna päällystämättömään kontrollipylvääseen, ja lumen peitto pieneni noin 61 % ja noin 32 % MC2:lla ja MC6:lla [pinnoitetut paneelit].”
Päällystämättömät paneelit sen sijaan pysyivät testausjakson aikana kokonaan lumen ja jään peitossa ja pystyivät tuottamaan lähes nollaa sähköä. Tuulen aiheuttama lumen poisto oli testauksen aikana minimaalista, sillä tuulia havaittiin hyvin rajoitetusti.
Tutkijat havaitsivat, että MC2-ratkaisu saavuttaa parhaan suorituskyvyn, jolloin keskimääräinen lumen peittoalue on vain 27,7%, kun taas MC6-ratkaisu pystyi saavuttamaan keskimäärin 45,4%. Jälkimmäisellä todettiin olevan heikompi mekaaninen lujuus, mikä toi myös paneelien delaminaatiota. Edellinen säilytti suorituskykynsä ja vakautensa kokeen 77 päivän ajan.
Tutkijat korostivat, että pinnoitustekniikka pystyy karistamaan erityyppisiä lunta ja jäätä ja sanoivat, että sitä voidaan soveltaa myös rakennukseen integroidussa aurinkosähkössä.“Materiaalikustannusten odotetaan olevan melko alhaiset,” Tuteja kertoi pv-lehdelle.“Arvioisin niiden olevan alle 1 dollari neliömetriä kohden.”
Uutta tekniikkaa ehdotetaan Advanced Materials Technologies -julkaisussa julkaistussa artikkelissa Facilitating Large-Scale Snow Shedding from In-Field Solar Arrays using Icefobic Surfaces with Low-Interfacial Toughness. Tutkimusryhmässä on tutkijoita Michiganin yliopistosta, Alaskan yliopistosta ja Yhdysvaltain energiaministeriön's Sandia National Laboratoriesista.
