تجزیه و تحلیل پاک کننده های پنل های خورشیدی (بخش دوم)

چکیده

این مقاله یک تجزیه و تحلیل جامع از راه حل های پاک کننده پانل های خورشیدی را ارائه می دهد، با تمرکز بر اجزای شیمیایی که کارایی تمیز کردن را افزایش می دهد و در عین حال ایمنی را برای پانل ها و محیط زیست تضمین می کند. این مطالعه این اجزا را به سورفکتانت ها، حلال ها، تنظیم کننده های pH، عناصر زیست تخریب پذیر و افزودنی های عطر/رنگ دسته بندی می کند. هر دسته به تفصیل مورد بررسی قرار می گیرد و نمونه های خاص و نقش آنها در تمیز کردن موثر برجسته می شود. یافته‌ها بر اهمیت انتخاب راه‌حل‌های تمیزکننده مناسب برای حفظ کارایی و طول عمر پانل‌های خورشیدی و در عین حال به حداقل رساندن اثرات زیست‌محیطی تاکید می‌کنند.

1. مقدمه

با افزایش تقاضای جهانی برای انرژی های تجدیدپذیر، انرژی خورشیدی به عنوان منبع اصلی انرژی پاک ظاهر شده است. با این حال، کارایی پنل های خورشیدی می تواند به طور قابل توجهی به دلیل تجمع خاک، گرد و غبار، فضولات پرندگان و سایر آلاینده ها بر روی سطوح آنها به خطر بیفتد. تحقیقات نشان داده است که کثیفی می تواند کارایی پنل خورشیدی را تا 30 درصد کاهش دهد و تمیز کردن منظم را برای عملکرد مطلوب ضروری می کند. با درک این مولفه ها، کاربران می توانند تصمیمات آگاهانه ای در مورد حفظ پنل های خورشیدی خود و به حداکثر رساندن تولید انرژی بگیرند.

2. انواع اجزای شیمیایی در پاک کننده های پنل خورشیدی

محلول های تمیز کننده پنل خورشیدی با اجزای شیمیایی مختلفی فرموله شده اند که به طور هم افزایی برای بهبود فرآیند تمیز کردن کار می کنند. درک این اجزا برای انتخاب پاک کننده های موثر که کارایی و یکپارچگی پنل های خورشیدی را حفظ می کنند ضروری است. در اینجا، انواع اجزای شیمیایی که معمولاً در پاک کننده های پنل خورشیدی یافت می شوند را توضیح می دهیم:
1.2. سورفکتانت ها
سورفکتانت ها یا عوامل فعال سطحی، به دلیل توانایی آن ها در کاهش کشش سطحی، مواد مهمی در بسیاری از محلول های پاک کننده هستند. این خاصیت به آب اجازه می دهد تا راحت تر در سطوح پخش شود و باعث بهبود نفوذ و حذف کثیفی و جرم شود.
سورفکتانت های غیر یونی: این سورفکتانت ها باری ندارند و کمتر باعث تحریک پوست یا آسیب رساندن به محیط می شوند. آنها در از بین بردن لکه های روغنی موثر هستند و اغلب در فرمول های طراحی شده برای پنل های خورشیدی استفاده می شوند. آلکیل پلی گلوکوزیدها (APGs) در این کلاس هستند و از منابع تجدیدپذیر مانند ذرت یا روغن نخل مشتق می شوند، APG ها زیست تخریب پذیر هستند و قدرت تمیز کنندگی عالی را بدون سختی ارائه می دهند. استرهای سوربیتان، یک سورفکتانت غیر یونی، به تثبیت امولسیون ها کمک می کند و خاصیت مرطوب کنندگی محلول های پاک کننده را افزایش می دهد (شکل 1).

سورفکتانت های آنیونی: سورفکتانت های آنیونی حامل بار منفی هستند و در حذف ذرات معلق موثر هستند. آنها معمولاً در فرمولاسیون هایی با هدف شکستن کثیفی استفاده می شوند. سدیم لوریل سولفات (SLS)، یک سورفکتانت آنیونی پرمصرف، به دلیل خاصیت کف کنندگی شناخته شده است. SLS در از بین بردن کثیفی موثر است اما اگر به درستی رقیق نشود می تواند روی سطوح حساس خشن باشد. آلکیل بنزن سولفونات های خطی (LABS) در از بین بردن لکه های روغنی بسیار موثر بوده و زیست تخریب پذیر هستند و برای پاک کننده های سازگار با محیط زیست مناسب هستند(شکل 2).

2.2. حلال ها
حلال‌ها نقش مهمی در حل کردن کثیفی، گریس و سایر آلاینده‌ها دارند و به سورفکتانت‌ها اجازه می‌دهند به طور موثرتری کار کنند.
الکل ها: الکل ها به دلیل توانایی آن ها در تبخیر سریع، معمولا حلال های مورد استفاده هستند. ایزوپروپیل الکل (IPA) اغلب در محلول های تمیز کننده به دلیل اثربخشی آن در حذف رسوبات آلی مانند فضولات پرندگان و شیره درختان استفاده می شود. IPA برای استفاده در اکثر سطوح پنل خورشیدی در صورت رقیق شدن مناسب، ایمن است. اتانول، یکی دیگر از حلال‌های موثر می‌تواند روغن‌ها و چربی‌ها را حل کند در حالی که سمیت کمتری نسبت به سایر حلال‌ها دارد.
گلیکول اترها: گلیکول اترها حلال هایی هستند که تعادلی بین حلالیت در آب و حلالیت روغن ایجاد می کنند که آنها را برای تمیز کردن مفید می کند. دی اتیلن گلیکول بوتیل اتر (DEGBE)، به دلیل توانایی خود در حل کردن روغن ها و گریس ها در حالی که نسبت به حلال های سنتی خطر کمتری دارد، شناخته شده است. اغلب در فرمولاسیون هایی با هدف تمیز کردن پنل های بسیار آلوده، گنجانده شده است (شکل 3).

حلال های مبتنی بر سورفکتانت: برخی از پاک کننده ها از حلال های مبتنی بر سورفکتانت استفاده می کنند که خواص سورفکتانت ها را با حلال ها ترکیب می کنند تا کارایی تمیز کنندگی را افزایش می دهند. پروپیلن گلیکول متیل اتر (PGME) دارای خواص حلالیت عالی است و اغلب در فرمولاسیون به دلیل توانایی آن در حل طیف گسترده ای از آلاینده ها در حالی که برای محیط زیست ایمن است استفاده می شود (شکل 4).

3.2. تنظیم کننده pH:

سطح pH محلول تمیز کننده می تواند به طور قابل توجهی بر اثربخشی و ایمنی آن تأثیر بگذارد. اکثر پاک کننده های پنل خورشیدی برای جلوگیری از آسیب دیدن پنل ها، pH خنثی (حدود 7) را به عنوان هدف قرار می دهند.
اسید سیتریک اغلب به عنوان یک تنظیم کننده pH طبیعی استفاده می شود که می تواند به تجزیه رسوبات معدنی بدون اینکه بیش از حد بر روی سطوح پنل خشن باشد کمک کند. زیست تخریب پذیر است و حداقل خطرات زیست محیطی را به همراه دارد.
بی کربنات سدیم، که معمولاً به عنوان جوش شیرین شناخته می شود، می تواند سطوح pH را تنظیم کند و در عین حال خواص سایشی ملایمی را ارائه می دهد که به تمیز کردن پنل ها بدون خراش کمک می کند. ماهیت قلیایی آن به خنثی سازی آلاینده های اسیدی کمک می کند.
اسید فسفریک در برخی از فرمولاسیون ها ممکن است برای تنظیم سطح pH یا کمک به حذف رسوبات معدنی استفاده شود. با این حال، باید مراقب بود زیرا اگر به اندازه کافی رقیق نشود، می تواند خورنده باشد.

4.2. اجزای زیست تخریب پذیر
با افزایش آگاهی زیست محیطی، بسیاری از پاک کننده های پنل های خورشیدی در حال حاضر شامل اجزای زیست تخریب پذیر هستند که اثرات زیست محیطی را به حداقل می رساند.
سورفکتانت‌های گیاهی: موادی که از گیاهان به دست می‌آیند در عین دوست‌دار محیط‌زیست، تمیز کردن مؤثری را ارائه می‌کنند. ساپونین ها ترکیباتی هستند که به طور طبیعی در گیاهان مختلف یافت می شوند (به عنوان مثال، صابون ها) که دارای خواص سورفکتانت هستند. آنها به طور موثر خاک را از بین می برند در حالی که برای محیط زیست ایمن هستند.
آنزیم ها: برخی از فرمولاسیون ها شامل آنزیم هایی هستند که مواد آلی مانند پروتئین ها و چربی های موجود در فضولات پرندگان یا گرده ها را تجزیه می کنند. پروتئازها آنزیم‌هایی هستند که لکه‌های پروتئینی را تجزیه می‌کنند و اثربخشی محلول‌های تمیزکننده را در برابر زباله‌های آلی افزایش می‌دهند. لیپاز یکی از آنزیم هایی است که لکه های مبتنی بر چربی را هدف قرار می دهد و آنها را به ویژه برای از بین بردن باقی مانده های چربی از صفحات خورشیدی مفید می کند.

5.2. افزودنی های عطر و رنگ
در حالی که برای کارایی تمیز کردن ضروری نیستند، افزودنی‌های عطر و رنگ می‌توانند تجربه کاربر را با ارائه رایحه‌های دلپذیر یا جذابیت بصری افزایش دهند.
ترکیبات عطری: بسیاری از پاک کننده های تجاری دارای ترکیبات معطر برای پوشاندن بوهای نامطبوع از آلاینده ها در طول عملیات تمیز کردن هستند. این عطرها باید غیر سمی و سازگار با محیط زیست باشند.
اجزای رنگی: افزودنی‌های رنگی ممکن است برای اهداف زیبایی‌شناختی یا برای نشان دادن زمانی که پاک‌کننده به طور مؤثر اعمال شده است گنجانده شود. رنگهای غیر سمی تضمین می کنند که در هنگام رواناب خطرات زیست محیطی ایجاد نمی کنند.

3. نتیجه گیری:

انتخاب اجزای شیمیایی مناسب در پاک کننده های پنل خورشیدی برای بهینه سازی راندمان نظافت و در عین حال محافظت از پانل ها و محیط زیست بسیار مهم است. با استفاده از ترکیبی از سورفکتانت‌ها، حلال‌ها، تنظیم‌کننده‌های pH، اجزای زیست‌تخریب‌پذیر و سایر افزودنی‌ها، تولیدکنندگان می‌توانند محصولات مؤثری ایجاد کنند که شیوه‌های نگهداری پنل خورشیدی را بهبود می‌بخشد. با پیشرفت فناوری، تحقیقات در حال انجام احتمالا منجر به فرمول‌های نوآورانه‌تر می‌شود که کارایی و پایداری را در مراقبت از پانل‌های خورشیدی در اولویت قرار می‌دهند.

References

1. Khan, M. A., & Raza, S. (2022).“Eco-Friendly Cleaning Solutions for Solar Panels: A Review.” Renewable and Sustainable Energy Reviews, 153, 111757.
2. Hassan, M. A., & Hossain, M. S. (2021).“Performance Evaluation of Different Cleaning Agents on Photovoltaic Panels.” Energy Reports, 7, 123-130.
3. Sá Carneiro, F., & Ferreira, J. (2020).“The Importance of Using Appropriate Cleaning Solutions for Solar Panels.” Journal of Cleaner Production, 263, 121505.
4. Zhou, Y., & Wang, L. (2019).“Impact of Dust Accumulation on Solar Panel Performance: A Case Study.” Solar Energy Materials and Solar Cells, 200, 109943.
5. Azar, M., & Mohammadi, A. (2022).“Enhancing the Performance of Photovoltaic Solar Panels by Self-Cleaning Coatings.” Materials Today: Proceedings, 55(1), 100-106.

گرداورنده: مهرناز بهادری