Un gruppo di ricerca europeo ha studiato l'impatto dell'inquinamento da sabbia e polvere sui moduli fotovoltaici in Oman. Hanno raccolto 60 campioni in diverse stagioni, mesi e angoli di inclinazione.
Scienziati dell'Imperial College di Londra e del Karlsruhe Institute of Technology hanno studiato gli effetti dell'inquinamento da sabbia e polvere sulle superfici di vetro dei moduli solari in Oman. Metà dell’Oman è deserto.
Hanno studiato l'impatto dell'inquinamento da sabbia e polvere sulle prestazioni di potenza ottica ed elettrica dei pannelli fotovoltaici. Il coautore dello studio Christos Markides ha detto ai giornalisti: "Abbiamo anche condotto un'analisi economica dell'inquinamento da polveri, ma non è stata ancora pubblicata. I risultati mostrano che le perdite economiche dipendono fortemente dal luogo specifico".
Lo studio si è basato su 60 campioni raccolti da una stazione di trattamento delle acque reflue a Muscat, la capitale dell'Oman.
Il documento afferma: "Stimare la produzione di energia degli attuali impianti fotovoltaici rimane impegnativo poiché le perdite dovute all'inquinamento da polveri potrebbero essere sovra/sottostimate. Le perdite dovute all'inquinamento da polveri dipendono fortemente dalla dimensione delle particelle, dalla forma e dagli spettri associati, che possono avere un impatto significativo sulle prestazioni degli impianti fotovoltaici". pannelli. In questo documento presentiamo i risultati di un'ampia campagna di test sperimentali all'aperto contro la contaminazione di sabbia e polvere, applicando tecniche di caratterizzazione dettagliate tenendo conto delle perdite risultanti. "
Nell'articolo "Caratterizzazione dell'incrostazione della superficie del vetro e il suo impatto sulle prestazioni ottiche e solari fotovoltaiche", recentemente pubblicato sulla rivista Renewable Energy, Markides e colleghi spiegano che i campioni di prova sono stati prodotti da un pezzo di prova in vetro di ferro. Nell'industria solare, questi coupon vengono spesso utilizzati per incapsulare lo strato superiore dei moduli fotovoltaici. Hanno raccolto campioni di vetro alla fine di ogni mese nel 2021, distinguendo tra stagione delle piogge e stagione secca. Durante ciascun periodo di raccolta, i ricercatori hanno raccolto quattro campioni con angoli di inclinazione di 0, 23, 45 e 90 gradi.
Hanno quindi inviato i campioni a Londra per i test di trasmissione della luce. L'analisi mostra che la trasmittanza relativa dei campioni orizzontali diminuisce del 65% nella stagione delle piogge, del 68% nella stagione secca e del 64% durante tutto l'anno.
Il gruppo di ricerca ha aggiunto: "In confronto, la trasmittanza relativa del provino verticale è diminuita rispettivamente del 34%, 19% e 31%. La media del provino bagnato, del provino asciutto e del provino di un anno con tre diverse inclinazioni angoli La trasmittanza relativa è ridotta rispettivamente del 44%, 49% e 42%."
Sulla base di questi risultati, i ricercatori hanno calcolato le perdite di potenza previste dei moduli fotovoltaici monocristallini in condizioni di test standard, vale a dire un'intensità di radiazione di 1000 W/m2 e una temperatura di 25 gradi Celsius.
Hanno aggiunto: "Le diminuzioni relative della trasmittanza misurate utilizzando campioni orizzontali durante la stagione umida, la stagione secca e tutto l'anno corrispondono rispettivamente al 67%, 70% e 66% delle diminuzioni relative previste nella produzione di energia. Stimate con un angolo di inclinazione locale di 23 gradi, mensile La perdita di trasmittanza relativa è di circa il 30%, con una conseguente diminuzione di circa il 30% della potenza fotovoltaica relativa equivalente nel sito di studio ogni mese."
Gli scienziati hanno poi utilizzato la microscopia a raggi X e quella elettronica per analizzare le caratteristiche delle particelle del suolo. Poiché tutti i campioni di vetro sono stati prelevati dallo stesso luogo, gli scienziati hanno ipotizzato che lo sporco avesse esattamente le stesse caratteristiche materiali. Pertanto, hanno analizzato solo campioni di vetro orizzontali durante le stagioni umide e secche e durante tutto l’anno.
Hanno sottolineato: "I risultati della diffrazione dei raggi X (XRD) mostrano che le provette per l'inquinamento da sabbia e polvere durante tutto l'anno contengono una varietà di minerali, come silice, carbonato di calcio, carbonato di calcio e magnesio, biossido di titanio, carburo di ferro e silicato di alluminio. Distribuzione degli elementi La figura evidenzia i composti riportati dall'analisi XRD. L'elemento dominante è il silicio (Si), gli elementi rimanenti includono carbonio (C), ossigeno (O), sodio (Na), magnesio (Mg), alluminio (Al), calcio (Ca) e ferro (Fe)."
I ricercatori hanno anche scoperto che i campioni della stagione secca contenevano più particelle PM10 rispetto ai campioni della stagione delle piogge. Le PM10 sono particelle inalabili di diametro inferiore a 10 micron. "Lo studio dimostra anche che le piogge periodiche possono naturalmente lavare via le particelle grandi accumulate, ma non quelle piccole", spiegano nel documento.