Mycie paneli fotowoltaicznych. Jaki ma wpływ na pracę instalacji PV?

Producenci modułów fotowoltaicznych przez wiele lat zapewniali, że jeżeli pracują one w normalnych warunkach atmosferycznych, to ich mycie nie jest potrzebne ze względu na pokrycie powierzchni warstwami samoczyszczącymi. Argumentowano również, że czyszczenie modułów będzie powodowało ich mechaniczne usterki. Jednakże praktyka dowodzi czegoś innego – pisze dr Stanisław Pietruszko, prezes Polskiego Towarzystwa Fotowoltaiki.

Zanieczyszczenia modułów PV, takie jak kurz, pyłki, sadza, liście, mech, ptasie odchody, produkty spalania węgla itp. znacznie obniżają wydajność systemu fotowoltaicznego. Brud jest często trudny do zauważenia gołym okiem, ponieważ najpierw osiada na krawędziach i ramkach, a następnie zachodzi na całej powierzchni modułu. Zabrudzenie sprzyja wzrostowi roślin (tworzenie porostów), które mogą uszkodzić moduły.

Niestety deszcz tylko częściowo usuwa brud i coraz więcej producentów uznaje konieczność profesjonalnego czyszczenia modułów fotowoltaicznych, szczególnie aby usunąć trwałe zanieczyszczenia, takie jak np. ptasie odchody. 

REKLAMA

W okresie boomu fotowoltaiki w Niemczech w pierwszej dekadzie XXI wieku powstawały instalacje PV o mocach wielu megawatów, a wizja dużych zysków przyciągała inwestorów. Powstałe w pośpiechu instalacje zaczynają kreować problemy. Powstałe z upływem czasu zanieczyszczenia redukują ich efektywność energetyczną.

W Niemczech powstaje coraz więcej firm produkujących sprzęt do czyszczenia modułów i firm zajmujących się czyszczeniem instalacji fotowoltaicznych. Ta działalność przynosi duże korzyści finansowe. Wielu inwestorów nauczonych doświadczeniem woli zapobiegać utracie efektywności instalacji, gdyż brak ciągłości konserwacji podwyższa tylko ryzyko późniejszych strat.

Zasadniczo w każdym miejscu należy się liczyć z większym lub mniejszym zanieczyszczeniem modułów. Na terenach rolniczych dużym problemem jest powietrze odprowadzane z maszyn rolniczych, które jest bogate w substancje organiczne, a te z kolei łatwo przylegają do powierzchni modułów.

Tego typu zabrudzenia nie zostaną usunięte przez deszcz, wręcz przeciwnie, z czasem będą coraz większe i trudniejsze do usunięcia, a to w stosunkowo krótkiej perspektywie czasowej doprowadzi do strat 10 proc. i więcej w wydajności modułów.

Również błędy instalacji systemów powodują zwiększenie zabrudzenia modułów. Np. zbyt płasko ułożone moduły ulegają zanieczyszczeniu, ich wydajność dramatycznie spada. Nawet w Niemczech nie uniknięto strat z tego powodu. Kąt nachylenia modułów często bywa za mały, przy 0 – 4 stopniach nachylenia deszcz nie ma szans, aby zmyć kurz i inne zabrudzenia. Opcja przynajmniej częściowego samooczyszczenia modułów pojawia się dopiero od 15 stopni nachylenia.

W 2003 r. pojawiły się pierwsze zalecenia dotyczące czyszczenia systemów PV. Badanie opisuje między innymi, że zanieczyszczenie modułów można zaobserwować nawet pod kątem nachylenia 65 stopni (analiza „Long-term behavior of PV systems“, prof. dr. H. Häberlein. Ch. Renken, Berner Fachhochschule, Hochschule für Technik und Architektur, Burgdorf, Szwajcaria). 

Jeżeli szkło frontowe jest zdegradowane przez promieniowanie ultrafioletowe, to na modułach płasko ułożonych na dachu po opadach deszczu tworzą się kałuże i woda wnika w głąb modułu. Wówczas jest już za późno i nawet profesjonalne czyszczenie nie pomoże.

Taki efekt może powstać już po pierwszym roku po uruchomieniu instalacji. Do tego powierzchnia modułów staje się szorstka, co sprawia, że osadza się na niej jeszcze więcej zanieczyszczeń i straty rosną od 15 do 20 proc.

Zaniedbanie i oszczędność nie popłacają, zalegające na modułach kałuże podnoszą również ryzyko delaminacji, jeśli wilgoć dostanie się pod ramy. Wada taka eliminuje najczęściej moduł z użycia, co wymaga jego wymiany. W miejscu przebarwień dochodzi do pogorszenia transmisji światła, może też dojść do przenikania pod warstwę folii wilgoci.

W Niemczech znane są przypadki instalacji płasko ułożonych, które ze względu na zaniechanie i duże zanieczyszczenia miały uzyski mniejsze o 25 proc., a po czyszczeniu tylko 5 proc., przy czym te 5 proc. wynikało z uszkodzonych modułów. Wieloletnie zaniedbania doprowadzają do tego, ze firmy profesjonalnie zajmujące się czyszczeniem instalacji fotowoltaicznych musza taką instalacje czyścic kilka razy zanim osiągnie się zamierzony cel.

Inwestorom obiecuje się często oszałamiające zyski z instalacji, a niewiele mówi się o konserwacji i czyszczeniu. Inwestor często nie zdaje sobie sprawy, co się dzieje z jego kapitałem. Coraz więcej firm w Niemczech oferuje swoim klientom nie tylko zaprojektowanie i wykonanie instalacji, ale także jej czyszczenie, które ma swoje miejsce w szeroko pojętym serwisie after-sales.

REKLAMA

Generalnie zaleca się mycie modułów co najmniej dwa raz w roku. Najlepiej wtedy, jeśli zabrudzenia nie są zbyt duże. Lepiej myć częściej i zapobiegać stratom. Instalacje na dużych powierzchniach często zarastają, a właściciele reagują zbyt późno, ponieważ pyłki i nasiona traw i krzewów osiadają na modułach tworząc klejącą się i trudną do usunięcia masę.

Moduły powinny być dostępne, szczególnie w przypadku dużych instalacji rzędy modułów są często ulokowane w zbyt małych odległościach i wówczas niemożliwe jest użycie maszyn i wszystko należy myć ręcznie, a to z kolei generuje ogromne koszty dla inwestora.

Każdy inwestor powinien mieć świadomość, ze tylko czyste moduły są w 100 proc. efektywne. Jeśli brud blokuje dopływ światła, nie możemy mówić o 100 proc. efektywności instalacji fotowoltaicznej.

Koszt mycia modułów to zaledwie kwota zaczynająca się od 8 zł za m2, czyli stosunkowo niewiele w porównaniu ze stratami, jakie mogą powstać, gdy się to zaniedbań. 

Systemy mycia modułów fotowoltaicznych są zasadniczo podzielone na dwa różne typy technologii filtrów: system jonowo-kationowy i odwrócona osmoza.

System jonowo-kationowy to filtrowanie za pomocą żywicy ze złożem mieszanym, możliwy do uzyskania efekt czystości do 99,9 proc. Mieszankę złoża należy wymieniać w zależności od twardości wody, natomiast wydajność filtrowania na godzinę jest nieograniczona.

System odwróconej osmozy to nic innego jak filtrowanie przez filtr membranowy. Możliwy do uzyskania efekt czystości jest między 95 – 98 proc. w zależności od liczby stopni filtrowania. Tylko 30 – 70 proc. wody można uzdatnić do czystej wody, reszta to ścieki, czyli woda odpadowa z procesu filtrowania. Koszty wymiany filtra w porównaniu do żywicy mieszanej są zdecydowanie wyższe.

Najważniejsze cechy systemów myjących:

• Technologia filtrów (wymienniki jonowe lub urządzenia do osmozy)
• Technika szczotkowania (stałe lub obrotowe główki szczotek)
• Systemy prętowe (modułowe lub teleskopowe / węglowe lub aluminiowe)

• Specjalne opcje dla otwartych przestrzeni (pojazdy) lub dla dużych systemów dachów płaskich (systemy robotów)

Korzyści dla klienta z regularnego mycia modułów to przede wszystkim eliminacja strat mocy wynikających z zanieczyszczenia, przywrócenie sprawności, a co za tym idzie wytworzenie większej ilości energii elektrycznej. Taka instalacja PV zwraca się znacznie szybciej, a żywotność modułów wydłuża się. Czyste moduły wyglądają zdecydowanie estetyczniej.

Przykład oszczędności wynikających z mycia modułów:

• Rok budowy instalacji 2009, moc 50 kWp, stopień zanieczyszczenia 10 proc.,
• Obowiązująca cena 42,17 centów / kWh, łączna produkcja 45 000 kWh / rocznie
• Strata z powodu zanieczyszczenia: 1 897,50 euro / rok
• Koszty czyszczenia: 1,75 euro / m2 = łącznie 743,75 euro
• Korzyść z czyszczenia: 1 153,75 euro dodatkowego dochodu rocznie

Systemy myjące dla fotowoltaiki mogą przynosić również korzyści firmom świadczącym usługi w branży fotowoltaicznej. Mycie modułów to stosunkowo nowy, ale bardzo prężnie rozwijający się rynek.

Maszyny służące do mycia można wykorzystać również do mycia fasad i szklanych powierzchni. Przy spadającym okresie zwrotu sprzętu myjącego jest to na pewno inwestycja warta zastanowienia.

Dr Stanisław Pietruszko,

Polskie Towarzystwo Fotowoltaiki