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Garder les panneaux solaires du désert exempts de poussière

Garder les panneaux solaires du désert exempts de poussière

Le système autonettoyant NOMADD [Source de l'image: NOMADD Desert Solar]

Imaginez un environnement brûlé par des températures de 50 ° C chaque jour, tombant à 40 ° C la nuit, avec des vents intenses et une poussière épaisse, ce qui rend la respiration difficile. De telles conditions sont, bien entendu, une occurrence normale dans les déserts du monde entier. Cependant, les déserts, compte tenu de leurs niveaux élevés d'irradiance solaire, sont un endroit idéal pour la production d'énergie solaire, c'est-à-dire à l'exception d'un problème majeur: la poussière.

Selon la société NOMADD Desert Solar, société des Émirats arabes unis (EAU), l'accumulation de sable et de poussière est l'un des plus grands défis techniques auxquels sont confrontés les panneaux solaires construits dans le désert. Cela crée une perte de rendement de base quotidienne de 0-4 à 0,8 pour cent et des pertes de rendement énergétique de 60 pour cent sont largement signalées pendant et après les tempêtes de sable. De plus, si elles sont laissées sur place pendant plus d'une journée, les particules de poussière adhèrent aux panneaux.

Jusqu'à présent, les opérations de dépoussiérage se sont appuyées sur une variété d'approches, toutes insatisfaisantes. Celles-ci incluent le travail humain, qui est coûteux et peu fiable; nettoyage à l'eau, ce qui est un gaspillage dans les zones de stress hydrique élevé; équipements complexes et sensibles qui ont tendance à tomber en panne dans des conditions difficiles; et des cycles de nettoyage de 7 à 14 jours, ce qui augmente les pertes de production dues à la vulnérabilité aux poussières adhérentes et aux tempêtes de poussière. Ces approches ont tendance à générer des dépenses opérationnelles élevées et dépendent de la volatilité des marchés du travail humain.

Des conditions difficiles assurent l'échec des opérations de nettoyage manuel, pour la simple raison que dans de nombreux environnements désertiques, il est impossible de fonctionner physiquement pendant une durée prolongée de jour ou de nuit. L’eau n’est pas toujours disponible et les approvisionnements peuvent être exposés à des interruptions ou à une augmentation des coûts.

Une opération de nettoyage de panneaux solaires dans le désert doit donc remplir certains critères. Par exemple, il doit être capable de nettoyer l'ensemble de la baie à vitesse, généralement en moins d'une journée, quelle que soit la taille de la baie. Cela nécessite une automatisation, supprimant tous les problèmes associés à une main-d'œuvre manuelle. La solution doit pouvoir éliminer les poussières sans utiliser d'eau mais sans rayer la surface des panneaux. Il doit également être d'origine locale, simple et résilient.

Pendant un certain temps, en 2013 et 2014, une équipe de chercheurs de l'Université de Boston (BU) travaillait sur un dispositif autonettoyant appelé système électrodynamique transparent (EDS) qui pourrait potentiellement être incorporé dans un panneau solaire intégré dans les panneaux. eux-mêmes ou appliqués sur les surfaces des panneaux via un film sérigraphié. L'appareil fonctionne en utilisant une petite charge électrique, générée par les panneaux eux-mêmes, pour élever les particules de poussière des surfaces des panneaux. Jusqu'à présent, les tests ont montré que l'appareil peut éradiquer 90% des particules de sable et de poussière déposées sur les surfaces des panneaux solaires.

Le chercheur principal, le professeur Malay Mazumder, a développé l'idée à partir de l'exemple des poumons humains, qui ont des poils autonettoyants qui éliminent la poussière du système respiratoire. Mazumber pensait pouvoir appliquer cette idée à d'autres systèmes.

L'idée a attiré l'attention de la NASA en 2003. Ils cherchaient un système qui pourrait nettoyer l'équipement de la poussière cosmique sur les futures missions sur Mars et ils ont donc remis à Mazumder une subvention de trois ans de 750 000 $ pour poursuivre le développement du projet. Un financement supplémentaire est venu du Bureau du développement technologique de la BU, qui lui a accordé un financement de 50 000 $ pour le prix Ignition Award à titre temporaire. Une présentation donnée à la conférence de l'American Chemical Society à Boston en 2010 a abouti à la publication d'articles dans le New York Times et le Le télégraphe du jour. Mazumder a ensuite été contacté par Abengoa Solar, une société spécialisée dans le solaire PV et l'énergie solaire à concentration (CSP) avec des opérations à la centrale de Solana à Gila Bend en Arizona et au Mojave Solar Project à Barstow, en Californie. Pour autant que l'on sache à l'heure actuelle, le dispositif est toujours en cours de développement.

Une autre option a été développée par Seamus Curran, professeur agrégé de physique à l'Université de Houston et directeur de l'Institute for NanoEnergy, spécialisé dans la conception, l'ingénierie et l'assemblage de nanostructures. Curran et son équipe de nanophysique ont également développé un système autonettoyant, composé d'un matériau nanohydrophobe qui recouvre le panneau, empêchant l'accumulation de poussière et protégeant contre les taches d'eau et les intempéries. Le revêtement forme une barrière qui empêche l'eau d'adhérer à la surface - il roule à la place, transportant la poussière et la saleté avec lui.

Le revêtement a été testé à l'Institut FOCAS, qui fait partie de l'Institut de technologie de Dublin en Irlande et fonctionne dans des climats marins ainsi que dans des environnements très poussiéreux.

Une autre approche est celle adoptée par la centrale solaire Ketura Sun de 20 acres dans le désert du Néguev en Israël, exploitée par Siemens AG et Arava Power. Cela utilise une flotte de 100 robots Ecoppia E4 montés sur un châssis qui se déplace latéralement le long des surfaces des panneaux tandis que les robots se déplacent de haut en bas pendant l'opération de nettoyage. Les robots utilisent des brosses rotatives pour nettoyer les panneaux, chaque brosse ayant des microfibres douces pour éviter les rayures. Ils ont également leurs propres mini-panneaux solaires installés afin de générer eux-mêmes l'énergie dont ils ont besoin pour le processus de nettoyage, au lieu de la puiser dans le panneau solaire. Ecoppia affirme que cette approche peut éliminer 99% de l'accumulation de poussière sans avoir besoin de précieuses réserves d'eau.

Robot Torresol Energy HECTOR à l'usine Gemasolar, Séville, Espagne [Source de l'image: Vidéo Torresol Energy]

Une approche similaire est adoptée par le système de nettoyage NOMADD et l’usine Gemasolar de Torresol Energy près de Séville, en Espagne. Le système NOMADD a été conçu, développé et testé par NOMAD Desert Solar à l'Université King Abdullah pour la science et la technologie (KAUST) près de Djeddah, en Arabie saoudite.

Le NOMADD (dispositif de dépoussiérage automatique mécanique sans eau) est relativement peu coûteux et conçu pour une utilisation dans la région du Moyen-Orient et de l'Afrique du Nord (MENA). Contrairement à l'approche Torresol Energy, qui utilise une petite quantité d'eau appliquée par ses robots HECTOR, le système NOMADD est totalement exempt d'eau.

À l'heure actuelle, ces deux approches, les robots et les charges électrostatiques, semblent être les deux voies les plus prometteuses pour l'auto-nettoyage des systèmes solaires du désert, mais la technologie se développe constamment et plusieurs projets sont encore très en développement.

Cela signifie qu'il pourrait y avoir des solutions encore plus innovantes à venir dans un proche avenir.

Voir la vidéo: Panneaux solaires: autoconsommation ou autonomie? (Novembre 2020).