Waarom uw zonnepanelen afwasmiddel haten: een technische diepe duik in de schoonmaakchemie

Het reinigen van de zonnepanelen van het PV-systeem lijkt voor veel eigenaren van zonnepanelen over het algemeen heel eenvoudig vanwege de duidelijke redenering erachter. Vuile panelen produceren over het algemeen meer stroom dan schone panelen, simpelweg omdat ze minder vuil bevatten en daarom minder stroom produceren dan in hun oorspronkelijke staat voordat ze vuil werden. Als u ze dus schoonmaakt met een gewoon huishoudelijk schoonmaakmiddel zoals afwasmiddel, zouden de panelen weer op hun oorspronkelijke prestatieniveau moeten komen. Onderzoek uitgevoerd aan de Universiteit van Turku, Finland, is echter tot een onverwachte conclusie gekomen met betrekking tot het product waar de meeste mensen instinctief naar toe gaan na het schoonmaken van hun zonnepanelen; afwasmiddel kan eigenlijk precies het tegenovergestelde doen van wat u wilt bereiken, en kan daardoor de output verder verslechteren.

Deze bevinding is niet alleen maar een voetnoot; het zal dienen als een belangrijke les voor degenen die hun PV-systemen in de toekomst zullen onderhouden. Concreet illustreert deze bevinding hoe de interactie tussen de fysica van licht en de oppervlaktechemie moet worden begrepen om elk PV-systeemmateriaal goed te kunnen onderhouden.

De coating op zonnepanelen speelt een zeer belangrijke rol omdat deze voorkomt dat zonlicht wordt gereflecteerd door de oppervlakken van het paneel; zonder de coating zou ongeveer vier procent van het invallende licht door het paneeloppervlak worden gereflecteerd; daarom zou er zonder de coating een aanzienlijk verlies aan fotonen optreden doordat de zonnecellen deze in elektrische stroom zouden kunnen omzetten. De coating is erg dun (vaak gemeten in nanometers) en de optische kwaliteit ervan blijft alleen intact als de oppervlakken van het paneel op een zeer nauwkeurige standaard worden gehouden.

Wanneer u zeep aan deze vergelijking toevoegt, voegt u niet alleen zeep toe aan het water en de zeep. Je creëert een complexe oplossing van oppervlakteactieve stoffen, ontvetters, geurstoffen, conserveermiddelen en vaak natriumchloride (zout) als verdikkingsmiddel. Hoewel deze materialen goed werken bij het oplossen van vetten op borden, kan er bij gebruik op een door de mens-gemaakt anti-reflecterend oppervlak een veel complexere interactie plaatsvinden.

Onderzoekers Julianna Varjopuro en Kati Miettunen van de Universiteit van Turku hebben in een Fins onderzoek een reeks tests uitgevoerd op fotovoltaïsche glasmonsters. De onderzoekers vergeleken afwasmiddel met een verscheidenheid aan andere schoonmaakproducten, waaronder ethanol, aceton, isopropanol, een speciaal wasmiddel dat speciaal is gemaakt voor het reinigen van zonnepanelen en een gewone glazenwasser. Er werden twee verschillende testmethoden gebruikt; de eerste omvatte het reinigen van de monsters door ze gedurende een langere periode in de verschillende reinigingsmiddelen te weken; de tweede betrof de groei van algen op het glasoppervlak om reële schoonmaakomstandigheden na te bootsen. Licht uit een groot aantal golflengtebereiken werd gemeten met behulp van een spectrofotometer om te zien hoeveel licht er na elke reinigingsmethode werd doorgelaten. De resultaten waren duidelijk-.

Op schoon glas behouden de meeste producten de lichttransmissie of verbeteren ze licht. Afwasmiddel verminderde de overdracht echter met ongeveer 1%. Op glas dat bevuild was met algen en vervolgens werd schoongemaakt, werd het verschil groter: afwasmiddel liet een aanhoudend transmissieverlies achter van bijna 4% vergeleken met goed gereinigde oppervlakken. Dit vertaalt zich rechtstreeks in de elektriciteitsproductie-een verlaging van de energieopbrengst met 3 à 4%, simpelweg door het gebruik van het verkeerde wasmiddel.

Cruciaal was dat microscopische analyse aan het licht bracht dat de anti-reflecterende coating zelf niet fysiek was aangetast of geëtst. Het probleem was geen permanente schade, maar hardnekkige resten. Afwasmiddel liet een laagje achter dat, hoewel onzichtbaar voor het blote oog, voldoende was om de optische eigenschappen van het glas te veranderen. Zelfs grondig spoelen slaagde er niet in de oorspronkelijke transmissieniveaus volledig te herstellen.

Waarom gedraagt ​​afwasmiddel zich anders dan andere schoonmaakmiddelen? Het antwoord ligt in de chemische formulering ervan. Afwaszepen zijn ontworpen om zich aan oppervlakken te hechten-dit is de reden waarom ze effectief vet van borden verwijderen, maar ook grondig moeten worden afgespoeld. Ze bevatten vaak oppervlakteactieve stoffen die, afhankelijk van de formule, een hydrofiele of hydrofobe film achterlaten.

Wanneer ze op anti{0}}reflecterend glas worden aangebracht, vullen deze resten de microscopische poriën van de coating of creëren ze een uniforme film die de brekingsindex aan het oppervlak verandert. De anti-reflecterende coating werkt door een geleidelijke overgang in de brekingsindex tussen lucht en glas te creëren. Elk vreemd materiaal dat erop wordt afgezet, verstoort deze gradiënt, waardoor de reflectieverliezen die de coating moest elimineren effectief worden hersteld.

In tegenstelling tot isopropylalcohol en professionele glasreinigers zijn ethanol en aceton ook zeer effectief, maar u moet ze met voorzichtigheid gebruiken vanwege hun potentieel om chemische reacties te veroorzaken met frame- of afdichtingsmaterialen. Dit onderzoek heeft aangetoond dat al deze vluchtige reinigingsmiddelen en speciaal-gebouwde producten bedoeld voor PV-reiniging de optische prestaties niet schaden.

Als resultaat van deze bevindingen volgen hier enkele aanbevelingen voor zowel de particuliere als de commerciële eigenaar van PV-systemen:

Vermijd het gebruik van afwasmiddel volledig.Hoewel zonnepanelen er na -gebruik met afwasmiddel schoon uit kunnen zien, laat de zeep een onzichtbaar residu achter, dat de prestaties zal blijven belemmeren totdat het op natuurlijke wijze wordt verwijderd door weersinvloeden (blootstelling aan regen, UV-straling en wind). In sommige delen van de wereld met minimale regenval, zoals het zuidwestelijke deel van de VS, kunnen de wasmiddelresten wel zes maanden op de modules achterblijven.

Gebruik alleen aanbevolen schoonmaakproducten.Reinigingsproducten die isopropylalcohol bevatten (doorgaans een concentratie van 70% of meer) of in de handel verkrijgbare producten die specifiek zijn bedoeld voor het reinigen van glas, maar geen conditionerings- of wasmaterialen bevatten, zijn veilig te gebruiken. Speciaal-gebouwde oplossingen voor het reinigen van zonnepanelen kunnen duurder zijn; de chemie in dergelijke producten is echter specifiek ontwikkeld voor gebruik op anti-reflecterende coatings.

Gebruik water van de hoogst mogelijke kwaliteit als u alleen water gebruikt.Idealiter gebruikt u gedeïoniseerd of gedestilleerd water. Als u kraanwater gebruikt voor het reinigen, laat u minerale resten achter op de zonnemodule. Deze resten kunnen zich in de loop van de tijd ophopen en de hoeveelheid licht die door dat gebied wordt doorgelaten, beperken.

Overweeg zorgvuldig mechanische methoden.Zachte borstels of wissers zijn toegestaan; Schuurmiddelen kunnen het glas of de coating beschadigen, waardoor permanente schade ontstaat die niets te maken heeft met de chemische reinigingsprocessen.

Het Finse onderzoek ondersteunt gelijktijdige onderzoeken die worden uitgevoerd door het Fraunhofer Center for Silicon Photovoltaics in Duitsland, die beide hebben aangetoond dat veel van de veelgebruikte reinigingsoplossingen op lange- termijn schade aan de- antireflecterende coatings op zonnepanelen zullen veroorzaken. Gezamenlijk laten ze zien dat binnen de sector steeds meer wordt erkend dat onderhoudswerkzaamheden niet in een vacuüm plaatsvinden; als zodanig zullen ze de levensduur van de prestaties van zonnepanelen beïnvloeden, te beginnen met de installatie van een systeem.

Een efficiëntieverlies van 3 à 4% als gevolg van onjuiste reiniging klinkt voor een toevallige waarnemer misschien niet catastrofaal. Voor een commerciële installatie die jaarlijks duizenden kilowatt-uren genereert, betekent dit echter op termijn een aanzienlijk financieel verlies. Voor residentiële systemen kan dit het verschil betekenen tussen het voldoen aan de energieverwachtingen en de vraag waarom de productie lager lijkt dan die van naburige installaties.

De verleiding om te gebruiken wat zich al onder de gootsteen bevindt, is begrijpelijk. Maar zoals dit onderzoek aantoont, brengt gemak kosten met zich mee. Het kiezen van het juiste schoonmaakmiddel vereist geen gespecialiseerde training-alleen bewustzijn. En op het gebied van zonne-energie, waar marges en prestaties op de lange-termijn van belang zijn, hebben zulke kleine keuzes meetbare gevolgen.