Египетские ученые создали самоочищающиеся от пыли солнечные панели

Египетские ученые разработали две технологии, вдохновленные природой, которые используют движение для очистки солнечных панелей от пустынной пыли. Это решение помогает сохранить эффективность панелей и сократить расходы на их ручную очистку – одну из главных проблем для солнечной энергетики в засушливых регионах. Когда пыль накапливается на панелях, она образует изолирующий слой, блокирующий солнечный свет и значительно снижающий выработку энергии. Исследования на Ближнем Востоке и в Северной Африке показали серьезные потери производительности – от 17% за шесть дней в Кувейте до 66% за шесть месяцев в Египте.

Взяв за основу принцип, по которому листья деревьев избавляются от пыли и грязи, исследователи из Немецкого университета в Каире спроектировали систему самоочистки для солнечных панелей, установленных на фонарных столбах. «Около месяца назад компания, разрабатывающая новый дизайн, установила свои первые самоочищающиеся панели на основе вибрации в жилом комплексе в Каире, – говорит Мохамед Салама Абд-Эльхади, профессор факультета инженерии и материаловедения Немецкого университета. – Первые результаты очень обнадеживают и подтверждают наши предыдущие выводы».

Система использует механизм механической вибрации, который стряхивает пыль дважды в день – в полдень и в три часа ночи, каждый раз в течение примерно одной минуты. Во время испытаний традиционные панели без очистки потеряли около 33% своей эффективности за шесть недель. В то же время панели, оснащенные вибрационной системой и антистатическим нанопокрытием, потеряли лишь 12,9%.

По словам Хоссама Мохамеда, инженера и основателя компании, которая выводит систему на рынок, ключевым элементом является преднамеренный дисбаланс компонентов. Небольшой электродвигатель с несбалансированным металлическим грузом создает непрерывные вибрации, управляемые электронным блоком. Система может питаться от самой панели или от небольшой отдельной батареи. «Жилые комплексы часто нанимают компании для регулярной очистки панелей, что сопряжено со значительными затратами, – объясняет Мохамед. – Наша технология сокращает потребность в ручной очистке до одного раза в два-четыре месяца в зависимости от местных условий».

Экономия может быть существенной. Очистка одной панели на фонарном столбе может стоить до 200 египетских фунтов (около 4 долларов США) в месяц. Это означает, что комплекс с 200 фонарными столбами может тратить 40 000 фунтов (около 800 долларов США) ежемесячно – расходы, которые можно значительно сократить. Однако не все эксперты настроены оптимистично. Эссам Тауфик Эль-Шенави, руководитель отдела солнечной энергии в Национальном исследовательском центре Египта, высоко оценивает инновацию, но сомневается в способности панелей выдерживать постоянную вибрацию и в общей экономической целесообразности по сравнению с ручной очисткой. В ответ разработчики утверждают, что система прошла тщательные испытания и откалибрована так, чтобы вибрации не повреждали панели.

Исследовательская группа также разработала другую версию технологии, которая обходится без электродвигателей, имитируя качание ветвей деревьев на ветру. Эта система самоочистки использует гибкую монтажную конструкцию, которая позволяет панели естественным образом вибрировать при прохождении потоков воздуха, а задняя пружина возвращает ее в исходное положение.

В ходе шестинедельного полевого испытания панели с гибким креплением потеряли из-за пыли всего 5% эффективности по сравнению с потерей около 25% у традиционных стационарных панелей. Абд-Эльхади признает, что производительность этой системы зависит от сезона и, вероятно, будет выше зимой, когда ветры более постоянны. Однако он добавляет: «Ее эффективность все равно будет намного выше, чем при ручной очистke, как с точки зрения производительности, так и устойчивости».

По словам Мохамеда, его компания сейчас расширяет производство системы для удовлетворения растущего спроса. Первый продукт был хорошо принят в жилом комплексе, где его установили, и теперь поставляется в другое жилое сообщество в египетской провинции Гиза.