Làm sạch các tấm pin mặt trời tốn tiền. Không làm sạch chúng cũng tốn tiền - dưới dạng mất đi chất bẩn. Tần suất dọn dẹp tối ưu là điểm mà doanh thu cận biên từ lần dọn dẹp tiếp theo bằng với chi phí cận biên. Hãy làm đúng điều này và bạn sẽ thu được giá trị tối đa từ ngân sách O&M của mình. Làm sai và bạn có thể chi tiêu quá mức cho việc dọn dẹp không cần thiết hoặc để lại doanh thu đáng kể.
Chi phí thực sự của việc làm bẩn là bao nhiêu?
Tổn thất do bẩn - sự giảm sản lượng của tấm do bụi bẩn, phấn hoa, phân chim và các cặn bám trên bề mặt khác - thay đổi rất nhiều tùy theo vị trí:
| Môi trường | Tỷ lệ làm bẩn hàng tháng (% tổn thất sản lượng) | Tổn thất hàng năm (không làm sạch) |
|---|---|---|
| Sa mạc/khô cằn (Trung Đông, Atacama) | 1–4% mỗi tháng | 15–40% |
| Bán khô hạn (Trung Á, nội địa Tây Ban Nha) | 0,5–2% mỗi tháng | 8–20% |
| Ôn đới/ẩm ướt (Bắc Âu, Anh) | 0,1–0,5% mỗi tháng | 1–5% |
| Nhiệt đới (BIỂN, ven biển Brazil) | 0,3–1,5% mỗi tháng | 5–15% |
| Đô thị công nghiệp (hạt nặng) | 0,5–2,5% mỗi tháng | 8–25% |
Phân chim là một trường hợp đặc biệt - một lượng phân tập trung duy nhất đọng lại trên một điốt rẽ nhánh có thể kích hoạt điốt và làm chết toàn bộ một phần ba mô-đun, gây ra tổn hao không cân xứng (đôi khi nhiều hơn 5–10× so với diện tích cặn được đề xuất). Việc làm sạch phân chim theo cách thủ công hầu như luôn hợp lý về mặt chi phí bất kể tần suất làm sạch tổng thể của bạn như thế nào.
Tính toán ROI làm sạch
Công thức ROI làm sạch:
Lợi ích làm sạch ròng ($/năm) = (Năng lượng thu hồi × Giá trị điện năng) – Chi phí làm sạch
Ví dụ tính toán cho nhà máy 1 MWp ở vùng khí hậu bán khô hạn:
- Sản xuất hàng năm không cần làm sạch: 1.500 MWh
- Mất đất trung bình: 1% mỗi tháng (12% hàng năm nếu không bao giờ được làm sạch)
- Giá trị điện (tránh bán lẻ hoặc FiT): 0,10 USD/kWh
- Tổn thất năng lượng hàng năm do làm bẩn: 1.500 × 0,12 = 180 MWh = 18.000 USD
- Chi phí vệ sinh (2 lần làm sạch/năm, nhà thầu thương mại): 2.000 USD/làm sạch = 4.000 USD/năm
- Lợi ích ròng của 2 lần làm sạch/năm: $18.000 – $4.000 = $14.000/năm
So sánh với 4 lần làm sạch/năm: tổn thất do chất bẩn giảm xuống ~6%, thu hồi thêm 90 MWh (doanh thu thêm 9.000 USD), nhưng chi phí tăng thêm 4.000 USD. Lợi ích ròng tăng thêm: 5.000 USD - vẫn dương. Bây giờ hãy so sánh 6 lần làm sạch/năm: tổn thất do chất bẩn giảm xuống ~3%, thu hồi thêm 45 MWh (thêm 4.500 USD), với chi phí làm sạch bổ sung là 4.000 USD. Lợi ích ròng cận biên: 500 USD - hầu như không đáng giá. Tần suất tối ưu trong trường hợp này là khoảng 4 lần làm sạch/năm.
Làm sạch thích ứng dựa trên giám sát
Thay vì lên lịch làm sạch theo lịch, các nhà vận hành O&M hàng đầu sử dụng dữ liệu giám sát để kích hoạt việc làm sạch khi độ bẩn đạt đến ngưỡng:
- Đặt PR cơ sở (Tỷ lệ hiệu suất) cho nhà máy khi sạch sẽ - thường được đo ngay sau khi vận hành thử hoặc sau một đợt làm sạch được xác nhận.
- Theo dõi PR hàng ngày so với đường cơ sở. Hiệu chỉnh các biến đổi nhiệt độ và bức xạ bằng cách sử dụng công thức PR đã hiệu chỉnh nhiệt độ.
- Khi PR đã hiệu chỉnh giảm hơn 3–5% so với mức cơ bản trong hơn 3 ngày liên tiếp (sau khi loại trừ mây che phủ và lỗi thiết bị), hãy lên lịch vệ sinh.
Cách tiếp cận này thích ứng với các kiểu làm bẩn trong thế giới thực — bao gồm lượng phấn hoa theo mùa, bão bụi và lượng mưa có thể làm sạch các tấm pin một cách tự nhiên — thay vì làm sạch theo một lịch trình cố định bất kể tình trạng bẩn thực tế như thế nào.
Phương pháp làm sạch và tác động của chúng lên tấm
| phương pháp | Chi phí mỗi lần làm sạch (mỗi MWp) | Rủi ro bảng điều khiển | Tốt nhất cho |
|---|---|---|---|
| Bàn chải robot khô | $150–300 | Thấp nếu bàn chải mềm | Loại bỏ bụi/hạt mịn thường xuyên |
| Nước + bàn chải mềm (thủ công) | $400–800 | Rất thấp | Tổng vệ sinh thương mại |
| Xịt nước khử ion (không tiếp xúc) | $300–600 | không đáng kể | Khu vực có nước cứng (ngăn chặn cặn khoáng) |
| Rửa áp lực (áp suất cao) | $300–500 | CAO - có thể làm nứt tế bào | Tránh - không được khuyến khích |
| Thổi khô/không khí | $100–200 | Rất thấp | Chỉ có bụi rời; không hiệu quả đối với vết bẩn bị mắc kẹt |
Không bao giờ sử dụng nước máy cứng để làm sạch mà không có bộ lọc. Nước cứng để lại cặn canxi (màng trắng) có thể làm tăng lượng chất bẩn bị mất đi sau khi làm sạch. Luôn sử dụng nước khử ion hoặc nước lọc hoặc đảm bảo các tấm được làm sạch theo hướng nước chảy ra để cặn khoáng không tích tụ ở mép dưới của tấm.
Lượng mưa và làm sạch tự nhiên
Lượng mưa làm sạch các tấm pin - nhưng chỉ có mưa nhẹ đến vừa (1–5 mm). Mưa lớn kèm theo dòng chảy có thể tích tụ thêm các hạt bụi. Ở những vùng khí hậu có lượng mưa hàng tháng ổn định từ 10–20 mm, việc làm sạch tự nhiên giúp giảm đáng kể tần suất làm sạch cần thiết. Ở vùng khí hậu sa mạc thực sự, lượng mưa quá ít và không đủ để làm sạch các tấm pin.
Một nguyên tắc thực tế: nếu địa điểm của bạn nhận được lượng mưa lớn hơn 15 mm trong một tháng thì tháng đó thường có thể thay thế một đợt dọn dẹp theo lịch trình. Điều chỉnh lịch dọn dẹp của bạn để bỏ qua những tháng có lượng mưa đáng kể và tăng cường dọn dẹp vào mùa khô.