Очистка солнечных панелей с помощью рулонной плёнки и двигателей

Аккумуляторная батарея Trojan J305G-AC

Ученые из Марокко разработали новую систему очистки солнечных панелей от пыли и птичьего помета. Их прототип был создан за 386 долларов и в будущем может быть дополнен функциями искусственного интеллекта.

Исследовательская группа из Марокко разработала новую систему очистки солнечных панелей, в которой используется технология прозрачной рулонной плёнки для эффективного удаления пыли и птичьего помёта.

Система, которая уже запатентована, представляет собой шаг вперёд в области автоматизации обслуживания солнечных панелей. В будущих версиях команда планирует интегрировать системы мониторинга и искусственный интеллект (ИИ), чтобы обеспечить профилактическую очистку и обслуживание.

«Будущие направления исследований включают в себя применение машинного обучения для оптимизации программ уборки с учётом условий окружающей среды, внедрение цифровых двойников для профилактического обслуживания и интеграцию функций повышения производительности, — сообщили исследователи. — Алгоритмы машинного обучения позволят оптимизировать графики уборки, а цифровые двойники улучшат возможности профилактического обслуживания».

В основе конструкции лежит прозрачная гибкая плёнка, которая пропускает более 95 % света и выдерживает температуру до 93 °C. В прототипе плёнка имела размеры 50 × 200 см, толщину 2 мм и весила 1,4 кг. Плёнка непрерывно движется по поверхности панели, приводимая в движение двумя валами, и удаляет пыль и мусор. Спиральная щётка, расположенная внизу, соприкасается с плёнкой и оказывает постоянное давление во время очистки.

Исследователи разработали систему, которая легко интегрируется в существующие конструкции для монтажа фотоэлектрических элементов. В ходе экспериментов они протестировали её на поликристаллической фотоэлектрической панели размером 48 см × 35 см × 1,7 см, которая при стандартных условиях тестирования выдавала максимальную мощность 17,2 В и 1,17 А. Напряжение холостого хода панели составляло 21,2 В, а ток короткого замыкания — 1,28 А. Диапазон рабочих температур составлял от 40 до 85 °C.

Для управления команда использовала плату STM32F429, выбранную за оптимальное сочетание вычислительной мощности, встроенных периферийных устройств и экономичности в суровых условиях. Плата автоматически запускает двигатели на 20 секунд каждое утро в зависимости от уровня влажности и солнечной радиации. Двигатель плёнки вращается медленно, совершая один оборот в секунду, чтобы обеспечить тщательную очистку, а двигатель щётки вращается быстрее, совершая шесть оборотов в секунду.

Создание прототипа обошлось в 386 долларов, при этом на электрические компоненты пришлось примерно 75 % от общей суммы. Датчики тока и напряжения стоили по 70 долларов, а преобразователь постоянного тока в постоянный — 122,30 доллара. Остальные 25 % пришлись на механические детали, в том числе металлические стержни и фотоэлектрические панели. По оценкам команды, электронные компоненты прослужат 8–12 лет в засушливых условиях эксплуатации.

«Предложенная система очистки прозрачной рулонной плёнки была сравнена с существующими технологиями очистки фотоэлектрических элементов, чтобы оценить её преимущества и недостатки, — заключили исследователи. — Анализ показал, что эта система более экономична, чем существующие методы, особенно в засушливом климате».

Система была представлена в статье «Новая система очистки солнечных панелей для повышения эффективности», опубликованной в Нестандартных ресурсах. В исследовании приняли участие учёные из Исследовательской платформы парка «Зелёная энергия» в Марокко, Центра передового опыта в области прикладной химии и инженерных исследований, а также Лаборатории прикладных наук и инновационных технологий.