Γιατί τα ηλιακά σας πάνελ μισούν το σαπούνι πιάτων: Μια τεχνική βαθιά κατάδυση στη χημεία καθαρισμού

Ο καθαρισμός των ηλιακών συλλεκτών του συστήματος φωτοβολταϊκών φαίνεται γενικά πολύ απλός σε πολλούς ιδιοκτήτες ηλιακών πάνελ λόγω του προφανούς συλλογισμού πίσω από αυτό. Τα βρώμικα πάνελ παράγουν γενικά περισσότερη ισχύ από τα καθαρά πάνελ απλώς και μόνο επειδή έχουν λιγότερη βρωμιά και επομένως παράγουν λιγότερη ισχύ από την αρχική τους κατάσταση πριν λερωθούν, και έτσι ο καθαρισμός τους χρησιμοποιώντας ένα κοινό οικιακό απορρυπαντικό όπως σαπούνι πιάτων θα πρέπει να επαναφέρει τα πάνελ στα αρχικά επίπεδα απόδοσης. Ωστόσο, έρευνα που διεξήχθη στο Πανεπιστήμιο του Τούρκου, Φινλανδία, κατέληξε σε ένα απροσδόκητο συμπέρασμα σχετικά με το προϊόν στο οποίο οι περισσότεροι άνθρωποι στρέφονται ενστικτωδώς μετά τον καθαρισμό των ηλιακών συλλεκτών τους. Το σαπούνι πιάτων μπορεί στην πραγματικότητα να κάνει ακριβώς το αντίθετο από αυτό που θέλετε να πετύχετε, και με αυτόν τον τρόπο μπορεί να υποβαθμίσει περαιτέρω την απόδοση.

Αυτό το εύρημα είναι σημαντικό πέρα ​​από την απλή υποσημείωση. θα χρησιμεύσει ως ένα σημαντικό μάθημα για όσους θα διατηρήσουν τα φωτοβολταϊκά τους συστήματα στο μέλλον. Συγκεκριμένα, αυτό το εύρημα δείχνει πώς πρέπει να γίνει κατανοητή η αλληλεπίδραση μεταξύ της φυσικής του φωτός και της χημείας επιφανειών προκειμένου να διατηρηθεί σωστά οποιοδήποτε υλικό του συστήματος φωτοβολταϊκών.

Η επίστρωση των ηλιακών συλλεκτών έχει πολύ σημαντικό ρόλο καθώς εμποδίζει την ανάκλαση του ηλιακού φωτός από τις επιφάνειες του πάνελ. Χωρίς την επίστρωση περίπου το 4% του προσπίπτοντος φωτός θα αντανακλάται από την επιφάνεια του πίνακα. Επομένως, χωρίς την επίστρωση, θα υπήρχε σημαντική απώλεια φωτονίων από τη δυνατότητα μετατροπής τους σε ηλεκτρικό ρεύμα από τα ηλιακά κύτταρα. Η επίστρωση είναι πολύ λεπτή (συχνά μετριέται σε νανόμετρα) και η οπτική της ικανότητα θα παραμείνει ανέπαφη μόνο εάν οι επιφάνειες του πάνελ διατηρούνται σε πολύ ακριβή πρότυπα.

Όταν προσθέτετε σαπούνι σε αυτή την εξίσωση, δεν προσθέτετε απλώς σαπούνι στο νερό και το σαπούνι. Δημιουργείτε ένα σύνθετο διάλυμα επιφανειοδραστικών, απολιπαντικών, αρωμάτων, συντηρητικών και συχνά χλωριούχου νατρίου (αλάτι) ως πυκνωτικό. Ενώ αυτά τα υλικά λειτουργούν καλά για να διαλύουν τα λίπη σε πλάκες, όταν χρησιμοποιούνται σε μια τεχνητή-αντι-ανακλαστική επιφάνεια, μπορεί να υπάρχει μια πολύ πιο περίπλοκη αλληλεπίδραση.

Οι ερευνητές Julianna Varjopuro και Kati Miettunen στο Πανεπιστήμιο του Turku πραγματοποίησαν μια σειρά δοκιμών σε δείγματα φωτοβολταϊκού γυαλιού σε μια φινλανδική μελέτη. Οι ερευνητές συνέκριναν το σαπούνι πιάτων με μια ποικιλία άλλων προϊόντων καθαρισμού, όπως αιθανόλη, ακετόνη, ισοπροπανόλη, ένα ειδικό απορρυπαντικό κατασκευασμένο ειδικά για τον καθαρισμό των ηλιακών συλλεκτών και ένα κοινό καθαριστικό τζαμιών. Χρησιμοποιήθηκαν δύο διαφορετικές μέθοδοι δοκιμής. Η πρώτη περιελάμβανε τον καθαρισμό των δειγμάτων με εμποτισμό τους στα διάφορα καθαριστικά μέσα για παρατεταμένη χρονική περίοδο. το δεύτερο αφορούσε την ανάπτυξη φυκιών στη γυάλινη επιφάνεια για να αναπαραχθούν οι πραγματικές συνθήκες καθαρισμού. Το φως από έναν εκτεταμένο αριθμό περιοχών μηκών κύματος μετρήθηκε χρησιμοποιώντας ένα φασματοφωτόμετρο για να δούμε πόσο φως μεταδόθηκε μετά από κάθε μέθοδο καθαρισμού. Τα αποτελέσματα ήταν ξεκάθαρα-.

Σε καθαρό γυαλί, τα περισσότερα προϊόντα είτε διατήρησαν είτε βελτίωσαν ελαφρώς τη μετάδοση του φωτός. Το σαπούνι πιάτων, ωστόσο, μείωσε τη μετάδοση κατά περίπου 1%. Σε γυαλί που είχε λερωθεί με φύκια και στη συνέχεια καθαρίστηκε, η διαφορά διευρύνθηκε: το σαπούνι πιάτων άφησε μια επίμονη απώλεια μετάδοσης σχεδόν 4% σε σύγκριση με τις σωστά καθαρισμένες επιφάνειες. Αυτό μεταφράζεται άμεσα σε παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας-μείωση 3–4% στην απόδοση ενέργειας, απλώς από τη χρήση λάθος απορρυπαντικού.

Το σημαντικό είναι ότι η μικροσκοπική ανάλυση αποκάλυψε ότι η ίδια η αντιανακλαστική επίστρωση δεν είχε υποστεί φυσική φθορά ή χάραξη. Το θέμα δεν ήταν μόνιμες ζημιές αλλά επίμονα υπολείμματα. Το σαπούνι πιάτων άφησε πίσω του ένα φιλμ που, ενώ ήταν αόρατο με γυμνό μάτι, ήταν αρκετό για να αλλάξει τις οπτικές ιδιότητες του γυαλιού. Ακόμη και το σχολαστικό ξέπλυμα απέτυχε να αποκαταστήσει πλήρως τα αρχικά επίπεδα μετάδοσης.

Γιατί το σαπούνι πιάτων συμπεριφέρεται διαφορετικά από άλλα καθαριστικά; Η απάντηση βρίσκεται στη χημική του σύνθεση. Τα σαπούνια πιάτων έχουν σχεδιαστεί για να προσκολλώνται σε επιφάνειες-αυτός είναι ο λόγος που απομακρύνουν αποτελεσματικά το λίπος από τα πιάτα αλλά απαιτούν επίσης σχολαστικό ξέπλυμα. Συχνά περιέχουν τασιενεργά που αφήνουν ένα υδρόφιλο ή υδρόφοβο φιλμ ανάλογα με τη φόρμουλα.

Όταν εφαρμόζονται σε αντιανακλαστικό γυαλί, αυτά τα υπολείμματα γεμίζουν τους μικροσκοπικούς πόρους της επικάλυψης ή δημιουργούν ένα ομοιόμορφο φιλμ που αλλάζει τον δείκτη διάθλασης στην επιφάνεια. Η αντιανακλαστική επίστρωση λειτουργεί δημιουργώντας μια σταδιακή μετάβαση στον δείκτη διάθλασης μεταξύ αέρα και γυαλιού. Οποιοδήποτε ξένο υλικό εναποτίθεται σε αυτό διαταράσσει αυτή την κλίση, αποκαθιστώντας αποτελεσματικά τις απώλειες ανάκλασης που σχεδιάστηκε να εξαλείψει η επίστρωση.

Σε αντίθεση με την ισοπροπυλική αλκοόλη και τα επαγγελματικά καθαριστικά υαλοπινάκων, η αιθανόλη και η ακετόνη είναι επίσης πολύ αποτελεσματικά, αλλά πρέπει να τα χρησιμοποιείτε με προσοχή, βάσει της δυνατότητάς τους να προκαλέσουν χημικές αντιδράσεις με υλικά πλαισίωσης ή σφράγισης. Αυτή η μελέτη έδειξε ότι όλα αυτά τα πτητικά καθαριστικά και{1}}προϊόντα που προορίζονται για καθαρισμό φωτοβολταϊκών δεν προκάλεσαν βλάβη στην οπτική απόδοση.

Ως αποτέλεσμα αυτών των ευρημάτων, ακολουθούν ορισμένες συστάσεις τόσο για τον ιδιοκτήτη του οικιακού όσο και του επαγγελματικού φωτοβολταϊκού συστήματος:

Αποφύγετε εντελώς τη χρήση σαπουνιού πιάτων.Αν και τα ηλιακά πάνελ μπορεί να φαίνονται καθαρά μετά τη χρήση{0}}με το σαπούνι πιάτων, το σαπούνι αφήνει πίσω του ένα αόρατο υπόλειμμα, το οποίο θα συνεχίσει να εμποδίζει την απόδοση μέχρι να αφαιρεθεί φυσικά λόγω των καιρικών συνθηκών (βροχή, έκθεση σε υπεριώδη ακτινοβολία και άνεμο). Σε ορισμένες περιοχές του κόσμου με ελάχιστες βροχοπτώσεις, όπως το νοτιοδυτικό τμήμα των ΗΠΑ, τα υπολείμματα απορρυπαντικού μπορούν να παραμείνουν στις μονάδες για έως και 6 μήνες.

Χρησιμοποιείτε μόνο συνιστώμενα προϊόντα καθαρισμού.Τα προϊόντα καθαρισμού που περιέχουν ισοπροπυλική αλκοόλη (συνήθως συγκέντρωση 70% ή μεγαλύτερη) ή προϊόντα που διατίθενται στο εμπόριο ειδικά για τον καθαρισμό γυαλιού αλλά δεν περιέχουν υλικά μαλακτικού ή κεριού είναι ασφαλή στη χρήση. Οι λύσεις για τον καθαρισμό των ηλιακών συλλεκτών για τον σκοπό-μπορεί να έχουν υψηλότερη τιμή. Ωστόσο, η χημεία σε τέτοια προϊόντα έχει αναπτυχθεί ειδικά για χρήση σε αντιανακλαστικές επιστρώσεις.

Χρησιμοποιήστε την υψηλότερη δυνατή ποιότητα νερού όταν χρησιμοποιείτε μόνο νερό.Στην ιδανική περίπτωση, θα πρέπει να χρησιμοποιείτε απιονισμένο ή απεσταγμένο νερό. Εάν χρησιμοποιείτε νερό βρύσης για καθαρισμό, θα αφήσετε υπολείμματα ορυκτών πίσω στην ηλιακή μονάδα και αυτά τα υπολείμματα θα μπορούσαν να συσσωρευτούν υπερωρίες και να περιορίσουν την ποσότητα φωτός που μεταδίδεται μέσω αυτής της περιοχής.

Εξετάστε προσεκτικά τις μηχανικές μεθόδους.Οι μαλακές βούρτσες ή τα μάκτρα είναι αποδεκτές. Τα λειαντικά εργαλεία μπορούν να χαράξουν το γυαλί ή την επίστρωση, προκαλώντας μόνιμη βλάβη που δεν σχετίζεται με τη χημεία καθαρισμού.

Η φινλανδική έρευνα υποστηρίζει ταυτόχρονες έρευνες που διεξάγονται από το Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics στη Γερμανία, οι οποίες έχουν δείξει ότι πολλές από τις κοινώς χρησιμοποιούμενες λύσεις καθαρισμού θα προκαλέσουν μακροπρόθεσμη ζημιά στις αντιανακλαστικές επιστρώσεις των ηλιακών συλλεκτών. Συλλογικά, αποδεικνύουν μια αυξανόμενη αναγνώριση στον κλάδο ότι οι ενέργειες συντήρησης δεν πραγματοποιούνται στο κενό. Ως εκ τούτου, θα επηρεάσουν τη μακροζωία της απόδοσης ενός ηλιακού πάνελ ξεκινώντας με την εγκατάσταση ενός συστήματος.

Μια απώλεια απόδοσης 3–4% από ακατάλληλο καθαρισμό μπορεί να μην ακούγεται καταστροφική για έναν απλό παρατηρητή. Ωστόσο, για μια εμπορική εγκατάσταση που παράγει χιλιάδες κιλοβατώρες ετησίως, αυτό αντιπροσωπεύει σημαντική οικονομική απώλεια με την πάροδο του χρόνου. Για οικιακά συστήματα, μπορεί να σημαίνει τη διαφορά μεταξύ της ικανοποίησης των ενεργειακών προσδοκιών και της απορίας γιατί η παραγωγή φαίνεται χαμηλότερη από τις γειτονικές εγκαταστάσεις.

Ο πειρασμός να χρησιμοποιήσετε αυτό που βρίσκεται ήδη κάτω από τον νεροχύτη της κουζίνας είναι κατανοητός. Όμως, όπως δείχνει αυτή η έρευνα, η ευκολία έχει κόστος. Η επιλογή του σωστού καθαριστικού δεν απαιτεί εξειδικευμένη εκπαίδευση-μόνο επίγνωση. Και στην ηλιακή ενέργεια, όπου τα περιθώρια και οι μακροπρόθεσμες επιδόσεις έχουν σημασία, τέτοιες μικρές επιλογές έχουν μετρήσιμες συνέπειες.