Utjecaj prašine na fotonaponske sisteme u sušnim obalnim sredinama

Istraživački tim predvođen saudijskim Univerzitetom Imam Abdulrahman Bin Faisal proveo je eksperimentalnu studiju o tome kako različiti sastavi prašine utiču na fotonaponske performanse. Studija je ispitala četiri vrste prašine-montmorilonit, kaolinit, bentonit i prirodnu prašinu-na solarnim panelima koji rade u sušnim obalnim sredinama.

"Nalazi ove studije imaju praktične implikacije za optimizaciju održavanja fotonaponskih elektrana u sušnim obalnim regijama", objasnila je grupa. "Povezujući sastav prašine sa mehanizmima degradacije, zainteresovane strane mogu dati prioritet rasporedu čišćenja ili odabrati premaze prilagođene dominantnim mineralima. Na primjer, hidrofobni premazi mogu ublažiti adheziju-pokrenutu vlagom u okruženjima bogatim kalcijumom-, dok bi gvožđe-regije bogate gvožđem mogle imati koristi od materijala otpornih na toplotu{{5."

Eksperimenti su izvedeni u Džubailu, gradu na obali Perzijskog zaliva u Saudijskoj Arabiji, klasifikovanom kao BWh (vruća pustinja) prema Kepenovom klimatskom sistemu. Polikristalni PV panel od 20 W korišten je za testiranje performansi na otvorenom između 9. i 29. septembra 2025. Pri maksimalnoj snazi, panel je isporučivao struju od 1,14 A i napon od 17,6 V, sa naponom otvorenog-napona od 21,1 V i strujom kratkog -1.29 A strujnog spoja.

Montmorilonit, kaolinit i bentonit gline su dobijene kao komercijalni mineralni prah i prosijane na manje od 45 μm. Uzorci prirodne prašine ručno su sakupljeni sa staklenih površina izloženih ambijentalnim uslovima u Džubailu. Taloženje prašine izvedeno je u sedam faza, počevši od površinske gustine od oko 1,0 g/m² i postepeno povećavajući se do približno 7,0 g/m². Mjerenja su vršena nakon svake faze taloženja.

"Mineraloška analiza putem SEM-EDX-a otkrila je različite kompozicione profile koji su u direktnoj korelaciji sa obrascima degradacije performansi", rekli su akademici. „Prirodna prašina, koju karakteriše visok sadržaj silicijum dioksida (25,37%) i kalcijum oksida (30,52%), pojavila se kao najštetniji zagađivač, izazivajući gubitak snage od 48% pri gustini taloženja od 6 g/m2 kombinovanim raspršivanjem svetlosti i higroskopskom cementacijom.

Utvrđeno je da je prašina bogata kalcijumom- posebno problematična u priobalnim uvjetima, gdje povišena vlažnost (40–65% relativne vlažnosti) pretvara labave čestice u prianjajuće slojeve otporne na prirodne mehanizme čišćenja. Nasuprot tome, povišeni sadržaj željeza u montmorilonitu (62,67%) doprinio je termalnoj degradaciji, podižući temperaturu površine ploče na 40,4 C i smanjujući napon otvorenog -kola.

"Vlažnost se pojavila kao kritični faktor pojačanja, a ne kao nezavisan stresor, smanjujući efikasnost za 15–30% kada je relativna vlažnost premašila 60%. Ovaj prag označava prijelaz od reverzibilnog zaprljanja na cementnu adheziju, gdje kapilarne sile vezuju čestice prašine na PV površinu dovoljnom snagom da se odupru daljem uklanjanju vjetra,"} objašnjava dalje uklanjanje vjetra{4. "Dnevna analiza je otkrila da se optimalna proizvodnja električne energije javlja tokom jutarnjih sati sa niskom{6}}vlažnošću (8:00–11:30 ujutro, efikasnost 12–13 %), dok popodnevni periodi doživljavaju gubitak efikasnosti od 20–25%.

Tim je takođe otkrio da zagađenje česticama značajno utiče na degradaciju performansi, pri čemu indeks kvaliteta vazduha (AQI) pokazuje jaču negativnu korelaciju sa efikasnošću nego sama vlažnost. „Na nivoima AQI koji prelaze 160, kombinovani efekti raspršivanja svetlosti aerosolima u vazduhu i zaprljanja površine smanjuju efikasnost konverzije ispod 10%, čak i pod umerenom gustinom taloženja prašine (3–4 g/m2)“, zaključili su.

Njihovi nalazi su dostupni u "Eksperimentalnoj studiji i modeliranju uticaja sastava prašine na fotonaponske performanse u sušnim obalnim okruženjima", objavljenoj u časopisu Journal of Materials Research and Technology. U istraživanju su učestvovali naučnici sa Univerziteta Imam Abdulrahman Bin Faisal u Saudijskoj Arabiji, Egipatske uprave za atomsku energiju i egipatskog Univerziteta Ain Shams.