一项新研究表明 ， 利用静电斥力使灰尘颗粒脱离并从太阳能面板表面去除 ， 可以解决棘手的太阳能电池板清洁问题 ， 而无需使用宝贵的水资源 。
甘肃省的太阳能电池板
预计到2030年太阳能将提供全球占比10%的电力 ， 这其中大部分将来自阳光充足的沙漠地区 。 沙漠地区扬起的很多灰尘 ， 使得太阳能电池板或太阳能反射镜上的灰尘积累已经成为一个严重的问题 。 数据表明在短短一个月的时间里由于灰尘积累造成的太阳能电池板能源产量就减少了30% ， 所以定期清洁太阳能电池板是非常必要的 。
然而 ， 每年用于清洁的水将接近380亿升 ， 这足以供应200万人的饮用水 ， 尤其在太阳能发电的沙漠地区水资源更加宝贵 。 现在 ， 研究人员设计了一种新的非接触式系统 ， 可以自动清洁太阳能电池板而无需使用宝贵的水资源 ， 这将大大减少灰尘的积累 。
根据发表在《科学进展》杂志上的一项新研究 ， 该系统利用静电斥力使灰尘颗粒脱离并从太阳能面板表面去除 。 这是一个令人兴奋的新途径 ， 因为现有的无水清洁尝试需要大量人员投入 ， 并且会对太阳能面板表面造成不可逆的划伤 ， 从而永久性地降低发电效率 。
【跳舞的灰尘帮忙清洁太阳能电池板】这项新技术的工作原理是将一种电导体 ， 例如一根简单的金属棒 ， 作为电极放在太阳能电池板的表面上方 ， 电极产生的电场也使灰尘颗粒带电 。 同时 ， 同样的电荷被施加到太阳能电池板的表面形成几纳米厚的导电层 。 研究人员计算出了用于克服重力和吸附力的电压范围 ， 利用同种电荷相互排斥的原理将灰尘颗粒从表面去除 。
实验证明 ， 这一过程在实验室规模的试验装置上是行之有效的 ， 而空气的湿度在这一点上是至关重要的 ， 因为空气中的水分可以在灰尘颗粒上提供了一层薄薄的水涂层从而影响静电作用 。 “我们在5%到95%的不同湿度下进行了实验 ， ”论文的作者美国麻省理工学院研究生斯里达斯·帕纳特说 。 “只要环境湿度超过30% ， 你就可以从太阳能电池板表面去除几乎所有的灰尘颗粒 ， 但随着湿度的降低就会变得更难 。 ”
但这些不是应该在缺少水的沙漠中有效吗?不用担心 ， 资深作者克里帕·瓦拉纳西是麻省理工学院的机械工程教授 ， 他表示 ， “好消息是 ， 当湿度达到30%时静电去除灰尘颗粒就是有效的 ， 而大多数沙漠实际上都处于这个状态 。 ”即使是那些通常比较干燥的地方 ， 早晨的湿度也会更高 ， 所以清洗的时间也要相应地调整 。 帕纳特补充说 ， “我们的系统可以无限期地在高达95%的湿度下工作 。 ”
在现实世界大规模实践中 ， 研究者建议每个太阳能电池板都可以在每一侧安装栏杆 ， 并在太阳能电池面板上跨越一个电极 。 使用一个小型的电动机 ， 甚至可以利用面板本身的电力输出 ， 驱动一个皮带系统来回移动电极从而提升清洁效率 。
本文参考cosmosmagazine文章 ， “Dancing dust – cleaning solar panels without water” ， 如有兴趣还可查阅原文 。
如有侵犯版权还请告知 ， 我们将在24小时内删除
推荐阅读
- 超级地球是什么样子的
- 355天，美宇航员刷新单次太空停留时间纪录，回家却离不开俄飞船
- 鸟都是假的！自“地球是平的”之后，新的阴谋论席卷美国
- 宇宙真的存在边界吗？当放大再放大后，科学家们感到细思极恐
- 外星人也在寻找人类？中国天眼接收1652次强烈信号，我们要回应吗
- 火星表面有很大的风，“祝融号”可以利用上面的风力发电吗？
- 切成276段也能再生，“重生界巨头”的超强再生能力，引人羡慕
- 中国太空3人组下个月回家，时隔上百天，网友：欢迎英雄回家
- 睡觉质量和数量，哪个更重要？最新研究证实：未必每天都得八小时