الأسطح المضادة للتجمد للجليد ، تساقط الثلوج في نطاق المرافق الشمسية

طور باحثون أميركيون نظام طلاء يُزعم أنه يمكّن بشكل فعال من تساقط الثلوج والجليد بشكل سلبي متكرر في محطات الطاقة الشمسية على نطاق واسع على نطاق واسع من درجات الحرارة تحت الصفر التي تصل إلى -35 درجة مئوية.

“مع بعض الاختبارات الإضافية ، ستكون تقنيتنا قابلة للتطبيق على الفور على تركيبات الطاقة الشمسية الحقيقية ،” وقال أنيش توتيجا ، مؤلف البحث المقابل ، لمجلة pv.“نخطط لإجراء المزيد من التجارب الممتدة قريبًا ، حيث سيتم اختبار الطلاء لمدة عامين على الألواح الشمسية الخارجية.”

50μيتكون طلاء m من سطح شفاف بصريًا يُظهر كلاً من التصاق السطح البيني المنخفض للغاية والمتانة. تم تصنيعه باستخدام محلول من زيت الدهون الثلاثية متوسطة السلسلة (MCT) بمحتوى وزن 60٪ بالوزن لتلدين نوعين من بوليمر البولي فينيل كلوريد الصناعي المعروفين باسم MC2 و MC6 ، على التوالي.

تم اختبار الحلين في مجموعة فرعية من الألواح المكونة من 72 خلية بقياس 2 × 1 متر على نظام كهروضوئي متصل بالشبكة يتم تشغيله بواسطة إحدى خدمات ألاسكا في فيربانكس خلال فصول الشتاء لعامي 2019 و 2020. تم ضبط زاوية إمالة التثبيت على 45 درجة لتسهيل تم تجهيز جميع الوحدات الـ 16 المستخدمة في التجربة بمحولات صغيرة. تم تطبيق كل من حلول MC2 و MC6 على زجاج سطح الوحدة والإطار الهيكلي.

تم تثبيت الألواح بأربعة أطراف في اتجاه أفقي ، وتم فصل كل عمود بما في ذلك الألواح المطلية بعمود يستضيف الألواح غير المطلية.“تم جمع البيانات حول تساقط الثلوج بواسطة كاميرا من الدرجة البحثية موضوعة في الوضع الطبيعي لكل مجموعة مع مجال رؤية كافٍ لالتقاط مجموعة كاملة من اللوحات التجريبية ،” وأوضح العلماء.“في غضون دقائق ، أظهر كل من عمودي MC2 و MC6 تساقطًا سريعًا للثلج ، مقارنةً بعمود التحكم غير المطلي ، مع انخفاض تغطية الثلج بحوالي 61٪ وحوالي 32٪ على MC2 و MC6 [الألواح المطلية] ، على التوالي.”

على النقيض من ذلك ، ظلت الألواح غير المطلية مغطاة بالكامل بالثلج والجليد خلال فترة الاختبار وتمكنت من إنتاج ما يقرب من صفر من الكهرباء. كانت إزالة الثلوج التي تسببها الرياح في حدها الأدنى أثناء الاختبار ، حيث تم تسجيل رياح ذات سرعة محدودة للغاية.

وجد العلماء أن محلول MC2 يحقق أفضل أداء ، مما أدى إلى متوسط ​​مساحة تغطية ثلجية تبلغ 27.7٪ فقط ، بينما كان محلول MC6 قادرًا على تحقيق متوسط ​​45.4٪. وجد أن هذا الأخير يتمتع بقوة ميكانيكية أقل ، مما أدى أيضًا إلى تفكيك الألواح. حافظت الأولى على أدائها واستقرارها على مدار 77 يومًا من التجربة.

أكد العلماء أن تقنية الطلاء قادرة على إلقاء أنواع مختلفة من الثلج والجليد ، وقالوا إنه يمكن أيضًا تطبيقها على المباني الكهروضوئية المتكاملة.“من المتوقع أن تكون تكاليف المواد منخفضة إلى حد ما ،” قال Tuteja مجلة الكهروضوئية.“أقدر أنها أقل من دولار واحد لكل قدم مربع.”

تم اقتراح التقنية الجديدة في مقالة تسهيل تساقط الثلوج على نطاق واسع من مصفوفات الطاقة الشمسية داخل الحقل باستخدام أسطح مقاومة للتجمد بمتانة منخفضة بين الوجه ، نُشرت في Advanced Materials Technologies. تتألف مجموعة البحث من علماء من جامعة ميشيغان وجامعة ألاسكا ووزارة الطاقة الأمريكية&# 39 ؛ مختبرات سانديا الوطنية.