Der Verschmutzungsgrad von Photovoltaikanlagen wirkt sich direkt auf deren Effizienz und wirtschaftlichen Nutzen aus. Für eine bessere Verwaltung und Wartung von Photovoltaikanlagen ist es wichtig, die Definitionen und Berechnungsmethoden für leichte, mittlere und starke Verschmutzung sowie die Empfehlungen zur Reinigungshäufigkeit in verschiedenen Szenarien basierend auf den Empfehlungen von Reinigungsrobotern zu verstehen.
1. Leichte Verschmutzung
Definition:
Bei leichter Verschmutzung handelt es sich um eine minimale Ansammlung von Verunreinigungen auf der Oberfläche von Solarmodulen, die die Effizienz der Stromerzeugung nur geringfügig beeinträchtigt. Typischerweise handelt es sich dabei um leichte Staubpartikel, kleine Flecken oder Vogelkot.
Bewertungsindikatoren:
- Schadstoffansammlung: ≤ 50 mg/m².
- Bodenverlustindex (SLI): Monatlicher durchschnittlicher SLI < 2%.
- Täglicher Bodenverlust (DSL): DSL < 1%.
- Relativer Fehler (RE): RE ≤ 5%.
- Mittlerer quadratischer Fehler (RMSE): RMSE ≤ 10%.
Berechnungsformeln:
- Relativer Fehler (RE):
RE = (X - Y) / X * 100%
Dabei ist X die tatsächliche tägliche Photovoltaik-Stromerzeugung und Y die prognostizierte tägliche Photovoltaik-Stromerzeugung.
- Mittlerer quadratischer Fehler (RMSE):
RMSE = sqrt(1/n * Summe((X_i - Y_i)²))
Dabei ist X_i die tatsächliche tägliche Photovoltaik-Stromerzeugung, Y_i die prognostizierte tägliche Photovoltaik-Stromerzeugung und n die Anzahl der Elemente in der Teststichprobe.
Empfehlungen zur Reinigungshäufigkeit:
- Wüstengebiete: Wöchentlich, aufgrund häufiger Sandstürme, die zu einer schnellen Verschmutzung führen.
- Ländliche Gebiete: Alle 2 Monate, da die ländlichen Gebiete relativ sauber sind und nur wenig Staub und Vogelkot enthalten.
- Städtische Gebiete: Monatlich, da in städtischen Gebieten eine höhere Luftverschmutzung und eine schnellere Ansammlung von Schadstoffen auftritt.
- Industriegebiete: Wöchentlich, da große Mengen an Schadstoffen freigesetzt werden, die zu einer schnellen Verschmutzung der Panele führen.
- Küstengebiete: Alle 3 Monate, da eine höhere Luftfeuchtigkeit mit minimaler Salzbelastung und natürlichem Niederschlag die Paneele reinigt.
- Landwirtschaftliche Flächen: Alle 2 Monate, da Pestizidrückstände und Staub vorhanden sind, die Gesamtverschmutzung jedoch geringer ist.
2. Mäßige Verschmutzung
Definition:
Bei mäßiger Verschmutzung kommt es zu einer erheblichen Ansammlung von Schadstoffen auf Solarmodulen, die die Effizienz der Stromerzeugung spürbar beeinträchtigt. Typischerweise handelt es sich dabei um dickere Staubschichten, auffällige Flecken oder mehr Vogelkot.
Bewertungsindikatoren:
- Schadstoffansammlung: 50 mg/m² bis 200 mg/m².
- Bodenverlustindex (SLI): Monatlicher durchschnittlicher SLI 2% bis 4%.
- Täglicher Bodenverlust (DSL): DSL zwischen 1% und 3%.
- Relativer Fehler (RE): RE zwischen 5% und 15%.
- Mittlerer quadratischer Fehler (RMSE): RMSE zwischen 10% und 20%.
Berechnungsformeln:
- Bodenverlustindex (SLI):
SLI = (P_sauber - P_schmutzig) / P_sauber * 100%
Dabei ist P_clean die Stromerzeugung nach der Reinigung und P_dirty die Stromerzeugung nach der Verunreinigung.
- Täglicher Bodenverlust (DSL):
DSL = (P_täglich_reinigen - P_täglich_schmutzig) / P_täglich_reinigen * 100%
Dabei ist P_clean_daily die tägliche Stromerzeugung nach der Reinigung und P_dirty_daily die tägliche Stromerzeugung nach der Kontamination.
Empfehlungen zur Reinigungshäufigkeit:
- Wüstengebiete: 1-2 Mal wöchentlich, aufgrund häufiger Sandstürme.
- Ländliche Gebiete: Alle 1–2 Monate, insbesondere in Jahreszeiten mit mehr Staub und Vogelkot.
- Städtische Gebiete: Alle 1-2 Monate, da sich die Verschmutzung schneller ansammelt.
- Industriegebiete: 1-2 mal wöchentlich, da starker Schadstoffausstoß.
- Küstengebiete: Alle 2 Monate, da die Salzbelastung größer ist und der Niederschlag möglicherweise nicht ausreicht.
- Landwirtschaftliche Flächen: Alle 1-2 Monate, aufgrund von Pestizidrückständen.
3. Starke Umweltverschmutzung
Definition:
Starke Verschmutzung ist durch eine extrem starke Ansammlung von Schadstoffen auf Solarmodulen gekennzeichnet, die deren Effizienz bei der Stromerzeugung stark beeinträchtigt. Typischerweise handelt es sich dabei um dicke Staubschichten, großflächige Flecken oder große Mengen Vogelkot.
Bewertungsindikatoren:
- Schadstoffansammlung: > 200 mg/m².
- Bodenverlustindex (SLI): Monatlicher durchschnittlicher SLI > 4%.
- Täglicher Bodenverlust (DSL): DSL > 3%.
- Relativer Fehler (RE): RE > 15%.
- Mittlerer quadratischer Fehler (RMSE): RMSE > 20%.
Berechnungsformeln:
- Bodenverlustindex (SLI):
SLI = (P_sauber - P_schmutzig) / P_sauber * 100%
Dabei ist P_clean die Stromerzeugung nach der Reinigung und P_dirty die Stromerzeugung nach der Verunreinigung.
- Täglicher Bodenverlust (DSL):
DSL = (P_täglich_reinigen - P_täglich_schmutzig) / P_täglich_reinigen * 100%
Dabei ist P_clean_daily die tägliche Stromerzeugung nach der Reinigung und P_dirty_daily die tägliche Stromerzeugung nach der Kontamination.
Empfehlungen zur Reinigungshäufigkeit:
- Wüstengebiete: Alle 3 Tage oder häufiger aufgrund schneller Schadstoffansammlung.
- Ländliche Gebiete: Monatlich, obwohl relativ sauber, aber bestimmte Jahreszeiten erhöhen die Verschmutzung.
- Städtische Gebiete: Monatlich, aufgrund starker Verschmutzung.
- Industriegebiete: Alle 3 Tage kommt es durch Industrieabgase zu einer schnellen Verschmutzung.
- Küstengebiete: Monatlich, da Feuchtigkeit und Salz die Paneele stärker beeinträchtigen.
- Landwirtschaftliche Flächen: Monatlich, aufgrund von Pestizidrückständen und zusätzlichem Staub.
Bewertung der Reinigungswirkung
Verbesserungen:
- Effizienzsteigerung: Ein Beispiel aus Wuhan zeigt, dass eine 8-MW-Photovoltaikanlage auf einem Dach mit einer Nachreinigung zur Verbesserung der Effizienz von 10% die jährliche Leistung um 720.000 kWh steigern kann.
- Kostensenkung: Reduziert die Kosten für die Dachwartung und erfordert kein teures Wassersystem für die Wartung, während zukünftige Lohnkostensteigerungen gemildert werden.
Abschluss
Der optimale Reinigungszyklus für Photovoltaikkraftwerke sollte sich dynamisch an den Verschmutzungsgrad und die Umweltbedingungen anpassen. Bei leichter Verschmutzung ist eine Reinigung alle 7 Wochen, bei mittlerer Verschmutzung alle 1–2 Monate und bei starker Verschmutzung alle 1–2 Wochen erforderlich. Hier sind die Reinigungsempfehlungen für verschiedene Szenarien:
- Wüstengebiete: Leicht – wöchentlich, mittelschwer – 1-2 Mal wöchentlich, schwer – alle 3 Tage.
- Ländliche Gebiete: Leicht – alle 2 Monate, Mittel – 1–2 Monate, Schwer – monatlich.
- Städtische Gebiete: Leicht – monatlich, mittelschwer – 1-2 Monate, schwer – wöchentlich.
- Industriegebiete: Leicht – wöchentlich, mittelschwer – 1-2 wöchentlich, schwer – alle 3 Tage.
- Küstengebiete: Leicht – alle 3 Monate, Mittel – alle 2 Monate, Schwer – monatlich.
- Landwirtschaftliche Flächen: Leicht – alle 2 Monate, Mittel – 1-2 Monate, Schwer – monatlich.
Bitte beachten Sie die detaillierte Berechnungsmethode:Berechnungsformeln für Reinigungswirkung und -intervalle bei Photovoltaik-Kraftwerken
Der Einsatz intelligenter Reinigungssysteme verbessert die Reinigungseffizienz deutlich, senkt die Arbeitskosten und maximiert die Stromerzeugung. Als Hersteller von Reinigungsrobotern ist die kontinuierliche Optimierung von Roboterdesign und -technologie unerlässlich, um effizientere und zuverlässigere Reinigungslösungen für die nachhaltige Entwicklung und den effizienten Betrieb von Photovoltaikkraftwerken bereitzustellen.
