IJsfobe oppervlakken voor ijs, sneeuwafscheiding op zonne-energie
Dec 13, 2021
Amerikaanse onderzoekers hebben een coatingsysteem ontwikkeld waarvan wordt beweerd dat het herhaaldelijk, passief afwerpen van sneeuw en ijs in zonne-energiecentrales op utiliteitsschaal mogelijk maakt over een breed bereik van temperaturen onder het vriespunt tot -35 graden Celsius.
“Met wat extra testen zou onze technologie onmiddellijk toepasbaar zijn op echte zonne-installaties,” vertelde de corresponderende auteur van het onderzoek, Anish Tuteja, aan pv magazine.“We zijn van plan binnenkort meer uitgebreide experimenten te doen, waarbij de coating een paar jaar zal worden getest op buitenzonnepanelen.”
de 50μm coating bestaat uit een optisch transparant oppervlak dat zowel een extreem lage ijsgrensadhesie als taaiheid vertoont. Het werd vervaardigd door gebruik te maken van een oplossing van middellange-keten triglyceride (MCT) olie met een gewichtsgehalte van 60 gew.% om twee gebruikelijke industriële polymeer polyvinylchloriden, respectievelijk bekend als MC2 en MC6, te plastificeren.
De twee oplossingen werden getest in een subset van 72-celpanelen van 2x1m op een netgekoppeld PV-systeem dat werd beheerd door een nutsbedrijf in Alaska in Fairbanks tijdens de winters van 2019 en 2020. De kantelhoek van de installatie werd ingesteld op 45 graden om het gemakkelijker te maken sneeuwdruppels en alle 16 modules die voor het experiment werden gebruikt, waren uitgerust met micro-omvormers. Zowel de MC2- als MC6-oplossingen werden toegepast op het glas van het moduleoppervlak en het structurele frame.
De panelen werden met vier in liggende richting geïnstalleerd en elke kolom, inclusief gecoate panelen, werd gescheiden door een kolom met niet-gecoate panelen.“Gegevens over sneeuwafvoer werden verzameld door een camera van onderzoekskwaliteit die normaal [ly] op elke array was geplaatst en met een gezichtsveld dat voldoende was om de volledige reeks experimentele panelen vast te leggen,” legden de wetenschappers uit.“In een kwestie van minuten vertoonden zowel de MC2- als de MC6-kolommen een versnelde sneeuwafvoer in vergelijking met de niet-gecoate controlekolom, waarbij de sneeuwbedekking werd verminderd met respectievelijk ongeveer 61% en ongeveer 32% op MC2 en MC6 [gecoate panelen].”
De ongecoate panelen daarentegen bleven tijdens de testperiode volledig bedekt met sneeuw en ijs en konden bijna geen elektriciteit produceren. De sneeuwafvoer door wind was minimaal tijdens het testen, omdat er wind met een zeer beperkte snelheid werd geregistreerd.
De wetenschappers ontdekten dat de MC2-oplossing de beste prestaties levert, wat resulteert in een gemiddeld sneeuwdek van slechts 27,7%, terwijl de MC6-oplossing een gemiddelde van 45,4% kon behalen. De laatste bleek een lagere mechanische sterkte te hebben, wat ook delaminatie van de panelen veroorzaakte. De eerste behield zijn prestaties en stabiliteit gedurende de 77 dagen van het experiment.
De wetenschappers benadrukten dat de coatingtechnologie verschillende soorten sneeuw en ijs kan afstoten en zeiden dat het ook kan worden toegepast op in gebouwen geïntegreerde PV.“De materiaalkosten zullen naar verwachting vrij laag zijn,” Tuteja vertelde pv magazine.“Ik schat ze op minder dan $ 1 per vierkante meter.”
De nieuwe techniek wordt voorgesteld in het artikel Facilitating Large-Scale Snow Shedding from In-Field Solar Arrays using Icephobic Surfaces with Low-Interfacial Toughness, gepubliceerd in Advanced Materials Technologies. De onderzoeksgroep bestaat uit wetenschappers van de Universiteit van Michigan, de Universiteit van Alaska en het Amerikaanse ministerie van Energie's Sandia National Laboratories.
