soiling

Intro

Secundaire omgevingsfactoren zoals wind, regen en de temperatuur van de PV-module hebben allemaal invloed op de prestaties van PV- installaties, maar soiling van PV-modules heeft de grootste invloed op de prestaties. Soiling leidt tot een verminderde energieproductie door de ophoping van zand, stof en andere deeltjes die het glasoppervlak van een PV-module minder lichtdoorlatend maken.

Het verlies aan energieopwekking wordt weergegeven als de Soiling Ratio (SR), dit is de verhouding van het vermogen gemeten met een vervuilde PV-module in vergelijking met een soortgelijke schone module.

Wat is soiling?

Soiling is een dunne laag stof die het oppervlak van een PV-module bedekt, meestal met deeltjes die kleiner zijn dan 25 pm in diameter en is afhankelijk van locatie- en omgevingsfactoren. Stof dat zich op de grond bevindt, wordt op vele manieren in de lucht verspreid; zoals wind, mensen en dieren, bewegingen van voertuigen, en landbouw en industrie. Na verloop van tijd, vooral bij vochtige omstandigheden of dauw, kan het stof een harde cementachtige laag vormen die ondoorzichtig en moeilijk te verwijderen is.

Het is logisch dat de hoeveelheid opgehoopte stof op het oppervlak van een PV-module de totale geleverde energie beïnvloedt.  Dit kan worden gemeten op uur-, dag-, maand-, seizoens- en jaarbasis. Sanaz Ghazi onderzocht in 2014 de patronen van stofverdeling in verschillende delen van de wereld en ontdekte dat in het Midden-Oosten en Noord-Afrika de hoogste stof accumulatie zones in de wereld voorkomen. [Zone 4 65-96/96-147] Nederland bevindt zich in zone 2 [12-19/19-30].

Soiling wordt over het algemeen geassocieerd met stof, maar er zijn meer omgevings- en natuurlijke factoren die kunnen leiden tot een verminderde energieopbrengst; zand en grond, zoutafzettingen voor de kust, mossen, uitwerpselen van vogels, pollen, bladeren, sneeuw of vorst en andere materialen die op het zonnepaneel terechtkomen. 

Zachte- of harde schaduw

De hierboven genoemde materialen kunnen in verschillende combinaties op de module aanwezig zijn en zorgen voor een 'zachte' of 'harde' schaduw. Zachte schaduw vindt plaats wanneer deeltjes zoals smog of licht stof op de module de algehele intensiteit van de zonnestraling die de zonnecellen bereikt verminderen. Harde schaduw treedt op wanneer een meer solide soort stof of materiaal het zonlicht in een duidelijke en definieerbare vorm blokkeert.

Deze twee soorten schaduw hebben verschillende effecten. Zachte schaduw heeft invloed op de stroom die door de PV-module wordt gegenereerd, terwijl de spanning hetzelfde blijft. Bij harde schaduw zijn de prestaties van de module afhankelijk van hoeveel cellen zijn verduisterd en waar die zich in de module bevinden, en kunnen zowel de stroom als de spanning beïnvloeden.

Effecten van stof op PV-installaties

De prestaties van PV-installaties worden hoofdzakelijk door de volgende drie factoren bepaald; instraling, module temperatuur en soiling. Soiling is hierbij een belangrijke factor. In een PV-module functioneert een verduisterde cel als een weerstand tegen de stroom die wordt gegenereerd uit de niet-vervuilde cellen. Dit veroorzaakt dat de verduisterde cel opwarmt en leidt tot een hotspot die uiteindelijk de module kan beschadigen.

De SR [Soiling Ratio] kan verschillen tussen de buitenrand van een zone en het midden van een zone, vanwege de relatieve verschillen in wind die over de modules waait en de effecten hiervan op de rijen vooraan. Dus het effect van zachte schaduw door soiling op een enkele PV-module is vaak gelijk aan die op de enkele string waarin de module is bekabeld. Echter, in een PV-zone met meerdere strings, kan de onbalans door schaduw in één string de andere parallel geschakelde strings via de gemeenschappelijke omvormer negatief beïnvloeden.

Harde schaduw op een oppervlak van een PV-reeks met een enkele string kan het voltage van de string verminderen, maar in het algemeen zal de omvormer deze reductie detecteren en reguleren. Als zich echter ongelijkmatig harde stof op verschillende parallelle strings bevindt, treedt er een spanningsfout op. In deze situatie, die partiële schaduw wordt genoemd, leveren verschillende parallelle strings die zijn verbonden met een gemeenschappelijke omvormer verschillende voltages. Dit maakt het voor de omvormer niet mogelijk het optimale spanningspunt te regelen waarbij het maximum aan stroom wordt geleverd.

Meting en actie

Informatie over de vervuilingsgraad van een PV-installatie kan informatie geven over wanneer de modules exact gereinigd moeten worden. Met behulp van Optical Soiling Measurement (OSM) technologie is het transmissieverlies te bepalen, dat ook kan worden gerapporteerd als de SR Soiling Ratio  [bevuilingsverhouding]. Het maakt gebruik van twee sensoren waarin een gepulseerde blauwe LED en een fotodiode het door vuil op de bovenkant van de sensor gereflecteerde licht meten. 

In plaats hiervan kan ook het volgen van een vast reinigingsschema voorkomen dat er onnodige opbrengst verliezen optreden. Weten wanneer het het meest kosteneffectief is om zonnepanelen te reinigen, is de uitkomst van monitoring van de SR Soiling Ratio [vervuilingsstatus]. Deze SR informatie kan worden gebruikt voor het berekenen van een optimaal schoonmaakschema. 

Zelfs dagelijks reinigen van modules in een omgeving als Abu Dhabi, waar de lokale klimatologische omstandigheden erg droog zijn en stofstormen voorkomen, kan economisch rendabel zijn. De meest gebruikelijke methode in Nederland om grootschalige PV-installaties te reinigen is die met osmose water. Dit wordt naar de locatie vervoerd voor een robotmatige reiniging van de zonnepanelen.

Conclusie

De vervuiling op zonnepanelen door stof en andere materialen kan aanzienlijke effecten op het rendement hebben. Hoewel in geografische gebieden met regelmatige regenval minder vaak hoeft te worden schoongemaakt als in droge omgevingen, moeten alle PV-installaties worden gecontroleerd op soiling en de gegevens worden opgenomen in een onderhoudsschema dat past bij het doel van de exploitanten, eigenaren en operators. 

Een afgewogen reinigingsfrequentie draagt bij aan het optimaliseren van het financiële evenwicht tussen opbrengstverlies en schoonmaakkosten en het handhaven van prestatiedoelstellingen.

 

Bron: Kipp & Zonen ©2020 smartclean


SmartClean
Markweg 13G
6883 JL Velp
App ons
Heeft u een snelle vraag? 0652330526
Copyright SmartClean 2019 - 2020  |  Disclaimer  |  Algemene Voorwaarden  |  Privacy Verklaring
Design & development by: Timeless Design
x