قام فريق بحث أوروبي بدراسة تأثير التلوث بالرمال والغبار على الوحدات الكهروضوئية في عمان. وقاموا بجمع 60 عينة في فصول وأشهر وزوايا ميل مختلفة.
قام علماء من إمبريال كوليدج لندن ومعهد كارلسروه للتكنولوجيا بالتحقيق في آثار تلوث الرمال والغبار على الأسطح الزجاجية لوحدات الطاقة الشمسية في عمان. نصف عمان صحراء.
وقاموا بدراسة تأثير التلوث بالرمال والغبار على أداء الطاقة الضوئية والكهربائية للألواح الكهروضوئية. وقال كريستوس ماركيدس، المؤلف المشارك في الدراسة، للصحفيين: "لقد أجرينا أيضًا تحليلًا اقتصاديًا للتلوث الغباري، لكن لم يتم نشره بعد. وتظهر النتائج أن الخسائر الاقتصادية تعتمد بشكل كبير على الموقع المحدد".
واعتمدت الدراسة على 60 عينة تم جمعها من محطة معالجة مياه الصرف الصحي في مسقط، عاصمة سلطنة عمان.
تنص الورقة على أن "تقدير توليد الطاقة للمنشآت الكهروضوئية الفعلية لا يزال يمثل تحديًا نظرًا لأن خسائر التلوث الغباري قد تكون مبالغ فيها أو أقل من تقديرها. وتعتمد خسائر التلوث الغباري بشدة على حجم الجسيمات وشكلها والأطياف المرتبطة بها، والتي يمكن أن يكون لها تأثير كبير على أداء الخلايا الكهروضوئية". في هذه الورقة نعرض نتائج حملة اختبار تجريبية واسعة النطاق في الهواء الطلق ضد التلوث بالرمال والغبار، مع تطبيق تقنيات التوصيف التفصيلية مع الأخذ في الاعتبار الخسائر الناتجة.
وفي ورقة بحثية بعنوان "توصيف قاذورات سطح الزجاج وتأثيرها على الأداء الضوئي والشمسي الكهروضوئي" المنشورة مؤخرًا في مجلة الطاقة المتجددة، أوضح ماركيدس وزملاؤه أن عينات الاختبار تم إنتاجها بواسطة قطعة اختبار مصنوعة من الزجاج الحديدي. في صناعة الطاقة الشمسية، غالبًا ما تُستخدم هذه الكوبونات لتغليف الطبقة العليا من الوحدات الكهروضوئية. وقاموا بجمع عينات الزجاج في نهاية كل شهر في 2021، مع التمييز بين موسم الأمطار وموسم الجفاف. خلال كل فترة جمع، جمع الباحثون أربع عينات بزوايا ميل 0 و23 و45 و90 درجة.
ثم أرسلوا العينات إلى لندن لاختبار نفاذية الضوء. ويظهر التحليل أن النفاذية النسبية للعينات الأفقية تنخفض بنسبة 65% في موسم الأمطار، و68% في موسم الجفاف، و64% على مدار العام.
وأضاف فريق البحث: "بالمقارنة، انخفضت النفاذية النسبية لقطعة الاختبار العمودية بنسبة 34% و19% و31% على التوالي. وكان متوسط قطعة الاختبار الرطبة وقطعة الاختبار الجافة وقطعة الاختبار لمدة عام واحد عند ثلاثة ميلات مختلفة الزوايا: يتم تقليل النفاذية النسبية بنسبة 44% و49% و42% على التوالي.
بناءً على هذه النتائج، قام الباحثون بحساب فقدان الطاقة المتوقع للوحدات الكهروضوئية أحادية البلورية في ظل ظروف الاختبار القياسية، وهي كثافة إشعاع تبلغ 1000 واط / م2 ودرجة حرارة 25 درجة مئوية.
وأضافوا: "إن الانخفاضات النسبية في النفاذية المقاسة باستخدام موسم الأمطار وموسم الجفاف والعينات الأفقية على مدار العام تتوافق مع 67% و70% و66% من الانخفاضات النسبية المتوقعة في توليد الطاقة، على التوالي. وتقدر بزاوية ميل محلية تبلغ 23 درجة". درجة، شهريًا، تبلغ خسارة النفاذية النسبية حوالي 30%، مما يؤدي إلى انخفاض بنسبة 30% تقريبًا في الطاقة الكهروضوئية النسبية المكافئة في موقع الدراسة كل شهر."
ثم استخدم العلماء الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني لتحليل خصائص جزيئات التربة. وبما أن جميع عينات الزجاج مأخوذة من نفس المكان، فقد افترض العلماء أن الأوساخ لها نفس خصائص المادة تمامًا. ولذلك، قاموا فقط بتحليل عينات الزجاج الأفقي خلال المواسم الرطبة والجافة وعلى مدار العام.
وأكدوا: "تظهر نتائج حيود الأشعة السينية (XRD) أن قطع اختبار التلوث بالرمال والغبار على مدار العام تحتوي على مجموعة متنوعة من المعادن، مثل السيليكا وكربونات الكالسيوم وكربونات المغنيسيوم الكالسيوم وثاني أكسيد التيتانيوم وكربيد الحديد وسيليكات الألومنيوم. توزيع العناصر: يسلط الشكل الضوء على المركبات التي ذكرها تحليل XRD. العنصر الأكثر هيمنة هو السيليكون (Si)، وتشمل العناصر المتبقية الكربون (C)، الأكسجين (O)، الصوديوم (Na)، المغنيسيوم (Mg)، الألومنيوم (Al)، الكالسيوم (Ca) والحديد (Fe)."
ووجد الباحثون أيضًا أن عينات موسم الجفاف تحتوي على جزيئات PM10 أكثر من عينات موسم الأمطار. PM10 عبارة عن جسيمات دقيقة قابلة للاستنشاق يقل قطرها عن 10 ميكرون. "توضح الدراسة أيضًا أن هطول الأمطار بشكل دوري يمكن أن يغسل بشكل طبيعي الجزيئات الكبيرة المتراكمة، ولكن ليس الجزيئات الصغيرة"، كما أوضحوا في الورقة.