การปนเปื้อนเป็นตัวแปร O&M ที่ใหญ่ที่สุดเพียงตัวเดียวในระบบสุริยะ แต่ก็มักถูกมองข้ามว่าเป็นปัญหาเล็กน้อย ในตลาดที่แห้งแล้ง เช่น ตะวันออกกลาง เอเชียกลาง และแอฟริกาเหนือ ความสูญเสียที่สกปรก 20–30% ได้รับการบันทึกไว้ที่ไซต์งานระดับสาธารณูปโภคที่ไม่มีการจัดการ แม้แต่หลังคาที่มีอากาศอบอุ่นในเขตอุตสาหกรรมที่เต็มไปด้วยฝุ่นก็สามารถสูญเสีย 5–8% ต่อปีด้วยการทำความสะอาดรายไตรมาส
อะไรทำให้เกิดความสกปรกและจะทำให้ผลผลิตลดลงได้อย่างไร
ความสกปรกหมายถึงวัสดุใดๆ ที่สะสมอยู่บนกระจกด้านหน้าของโมดูลซึ่งจะช่วยลดการส่งผ่านแสง แหล่งที่มาได้แก่:
- ฝุ่นและทราย: แหล่งที่โดดเด่นในพื้นที่ทะเลทรายและกึ่งแห้งแล้งส่วนใหญ่
- มูลนก: มีความเข้มข้นสูง ทำให้เกิดการแรเงาและจุดร้อนในพื้นที่อย่างรุนแรง - การครอบคลุมพื้นที่ 1% อาจทำให้สูญเสียเอาต์พุตสตริง 10-25% เนื่องจากการเปิดใช้งานบายพาสไดโอด
- อนุภาคอุตสาหกรรม: ซีเมนต์ คาร์บอนแบล็ก และสารเคมีตกค้างใกล้โรงงานเป็นกาวและทนต่อการทำความสะอาดฝน
- ละอองเกสร: ตามฤดูกาล มักจะมีฝนตกปานกลาง
- มอสและสาหร่าย: พบได้ทั่วไปในสภาพอากาศชื้นบนโมดูลที่มีความลาดเอียงต่ำ ต้องมีการทำความสะอาดเชิงกล
ความสกปรกทำให้ผลผลิตลดลงด้วยสองกลไก ประการแรก มันจะลดทอนการฉายรังสีตกกระทบโดยตรง โดยที่แสงที่ส่องถึงเซลล์ลดลง 10% จะลดเอาท์พุตลงประมาณ 10% ประการที่สอง ความสกปรกที่ไม่สม่ำเสมอ (เช่น มูลนกหรือคราบสกปรกหนักที่ปลายด้านหนึ่งของสาย) ทำให้เกิดการสูญเสียที่ไม่ตรงกันภายในสาย เปิดใช้งานไดโอดบายพาส และขยายการลดเอาท์พุตเพิ่มเติมให้เกินกว่าพื้นที่แรเงาโดยตรง
การสูญเสียดินตามสภาพอากาศและประเภทของพื้นที่
| สภาพภูมิอากาศ / เว็บไซต์ | การสูญเสียความสกปรกประจำปีโดยทั่วไป | ต้องใช้ความถี่ในการทำความสะอาด |
|---|---|---|
| เขตอบอุ่นชื้น (สหราชอาณาจักร ยุโรปตะวันตก) | 1–3% | 1–2×/ปี หรือขึ้นอยู่กับฝน |
| เมดิเตอร์เรเนียน (ยุโรปใต้, ตะวันออก Med) | 3–6% | 3–4×/ปี |
| เขตร้อน (เอเชียตะวันออกเฉียงใต้, แอฟริกาตอนใต้ทะเลทรายซาฮารา) | 2–5% (ฤดูฝนตกหนัก) / 10–15% (ฤดูแล้ง) | ตามฤดูกาล 4–6×/ปี |
| แห้งแล้ง / กึ่งแห้งแล้ง (MENA, เอเชียกลาง) | 15–30% ขึ้นไปโดยไม่ต้องทำความสะอาด | รายเดือนหรืออัตโนมัติ |
| หลังคาอุตสาหกรรม (ทุกสภาพอากาศ) | เพิ่ม 3–8% ไปยังข้อมูลพื้นฐานสภาพภูมิอากาศ | เพิ่มความถี่ 2× |
วิธีวัดการสูญเสียความสกปรกของระบบของคุณ
มีแนวทางปฏิบัติสามประการสำหรับระบบเชิงพาณิชย์:
1. การเปรียบเทียบโมดูลอ้างอิง
รักษาหนึ่งโมดูลให้สะอาดอย่างถาวร เปรียบเทียบเอาท์พุตที่ทำให้การแผ่รังสีเป็นมาตรฐานกับค่าเฉลี่ยของโมดูลที่ไม่ได้ทำความสะอาดที่อยู่ติดกัน ความแตกต่างคือปัจจัยความสกปรก วิธีการนี้มีต้นทุนต่ำและต่อเนื่อง แต่ต้องใช้โมดูลทำความสะอาดเฉพาะและระบบตรวจสอบพร้อมข้อมูลระดับโมดูล
2. เปรียบเทียบก่อน/หลังการทำความสะอาด
บันทึกอัตราส่วนประสิทธิภาพ (PR) ของระบบทันทีก่อนและหลังเหตุการณ์การทำความสะอาดภายใต้การฉายรังสีที่คล้ายกัน การปรับปรุง PR คูณด้วยรุ่นต่อปีจะทำให้สูญเสียความสกปรกต่อปีในหน่วย kWh นี่เป็นวิธีการที่เป็นประโยชน์มากที่สุดสำหรับระบบที่มีอยู่ซึ่งไม่มีโมดูลอ้างอิง
3. การตรวจจับความผิดปกติตามการตรวจสอบ
แพลตฟอร์มการตรวจสอบที่ทันสมัยส่วนใหญ่ (iSolarCloud สำหรับ Sungrow, SolarEdge Monitoring, Enphase) แฟล็กสตริงที่มีเอาต์พุตถาวรต่ำกว่าที่คาดไว้ โดยอิงจากการฉายรังสี สตริงที่แสดง PR ที่ค่อยๆ ลดลงในช่วงหลายสัปดาห์ มักจะประสบกับความสกปรกที่ก้าวหน้าอยู่เสมอ สายที่หลุดกะทันหันมีแนวโน้มว่าจะเกิดข้อผิดพลาด
ทำความสะอาดการคำนวณ ROI
ก่อนที่จะระบุโปรแกรมการทำความสะอาด ให้คำนวณต้นทุนการทำความสะอาดแบบคุ้มทุน:
- กำหนดอัตราการสูญเสียความสกปรกเป็น % ต่อเดือนระหว่างการทำความสะอาด
- คูณการสูญเสียรายเดือนด้วยการสร้างระบบ × มูลค่าไฟฟ้า (หรืออัตราภาษีนำเข้า) เพื่อรับการสูญเสียรายได้รายเดือนในสกุลเงิน USD
- หากค่าทำความสะอาด < รายได้ที่ได้รับคืน การทำความสะอาดจะจ่ายคืน
ตัวอย่าง: ระบบ 500 kWp ที่ผลิตได้ 700,000 kWh/ปี ขายไฟฟ้าที่ 0.10 ดอลลาร์/kWh ที่การสูญเสียความสกปรก 1.5% ต่อเดือน (สภาพอากาศแห้งแล้ง) การสูญเสียรายได้ต่อเดือนคือ 700,000 × 0.015 ۞ 12 × 0.10 USD = สูญเสีย $87.50 ต่อเดือน. หากการทำความสะอาดมีค่าใช้จ่าย 300 ดอลลาร์สหรัฐฯ สำหรับทั้งระบบ การทำความสะอาดทุกๆ 3 เดือนจะมีค่าใช้จ่าย 100 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อเดือน และได้เงินคืน 262.50 ดอลลาร์สหรัฐฯ ต่อเดือนหากหลีกเลี่ยงความสูญเสียได้ ซึ่งเป็นชัยชนะที่ชัดเจน
วิธีการทำความสะอาด
- การแปรงแบบแห้งด้วยตนเอง: ต้นทุนต่ำ ไม่ต้องใช้น้ำ เสี่ยงต่อการเกิดรอยขีดข่วนขนาดเล็กบนกระจกราคาถูก เหมาะสำหรับโมดูลที่มีคราบสกปรกเล็กน้อย
- การทำความสะอาดแบบเปียกด้วยตนเอง: น้ำปราศจากไอออนและผ้าหรือแปรงขนนุ่มช่วยขจัดคราบสกปรกที่ฝังแน่น มีประสิทธิภาพมากที่สุด ค่าใช้จ่าย: $0.002–0.005/Wp ต่อการทำความสะอาด
- การทำความสะอาดด้วยหุ่นยนต์อัตโนมัติ: แปรงหมุนไปตามแถวบนราง ซึ่งถูกกระตุ้นโดยเซ็นเซอร์หรือตารางเวลาที่สกปรก เหมาะสำหรับการติดตั้งภาคพื้นดินขนาดใหญ่ (≥ 5 MWp) ค่าใช้จ่ายลงทุน $0.01–0.02/Wp; คืนทุน 2-4 ปีใน MENA/CIS
- การตรวจสอบโดยใช้โดรน + การทำความสะอาดแบบกำหนดเป้าหมาย: โดรน IR ระบุโมดูลฮอตสปอต (น่าจะเป็นมูลนก) ลูกเรือจะทำความสะอาดเฉพาะแถวที่ได้รับผลกระทบ มีประสิทธิภาพสำหรับไซต์งานขนาดใหญ่ที่การทำความสะอาดทั้งระบบมีราคาแพง
ทางเลือกการออกแบบที่ช่วยลดความสกปรก
การสูญเสียความสกปรกเป็นส่วนหนึ่งของปัญหาการออกแบบ ไม่ใช่แค่ปัญหา O&M:
- มุมเอียง: โมดูลที่มุม ≥ 15° ทำให้เกิดฝุ่นและมีฝนตกได้ดีกว่าการติดตั้งแบบใกล้พื้นที่ราบมาก ในตลาดที่แห้งแล้ง ให้ยอมรับค่าปรับเล็กน้อยจากการเอียงที่ไม่เหมาะสมเพื่อทำความสะอาดตัวเอง
- เคลือบแก้วป้องกันคราบสกปรก: การเคลือบนาโนแบบไม่ชอบน้ำ (มีในโมดูลระดับพรีเมียมจาก LONGi, JA Solar) ลดการยึดเกาะและคราบสกปรกจากน้ำฝนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ต้นทุนเสริม $0.005–0.01/Wp ผลประโยชน์ผลผลิตโดยทั่วไป 1–3% ในพื้นที่ที่มีดินปานกลาง
- ระยะห่างระหว่างแถว: โมดูลที่ขอบใต้ลมของแถวหนาแน่นจะสะสมฝุ่นมากขึ้น ระยะห่างของแถวที่กว้างขึ้นเล็กน้อยช่วยเพิ่มการไหลเวียนของอากาศและลดความสกปรกของขอบ
- หลีกเลี่ยงจุดต่ำ: การสะสมน้ำที่ขอบโมดูลจะสะสมฝุ่นที่ละลายไว้อีกครั้งเป็นแถบเมื่อมันระเหย เอียงเฟรมเพื่อให้แน่ใจว่ามีการระบายน้ำได้เต็มที่
รวมถึงการสูญเสียความสกปรกในแบบจำลองผลผลิต
เมื่อส่งการประเมินพลังงานที่สามารถธนาคารได้ (PVsyst, Helioscope, SAM) ควรป้อนการสูญเสียความสกปรกเป็นค่ารายเดือนโดยอิงตามข้อมูลไซต์ ไม่ใช่ค่าเฉลี่ยรายปีเพียงค่าเดียว การใช้ค่าเฉลี่ยรายปีจะประเมินความสกปรกในช่วงฤดูท่องเที่ยวในตลาดที่แห้งแล้งต่ำเกินไป สำหรับไซต์ที่ไม่มีข้อมูลความสกปรกที่วัดได้ ฐานข้อมูลความสกปรกทั่วโลกของ NREL จะให้ค่าเริ่มต้นระดับประเทศ