Η επίδραση της σκόνης στα φωτοβολταϊκά συστήματα σε ξηρά παράκτια περιβάλλοντα
Nov 03, 2025
Μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο Imam Abdulrahman Bin Faisal της Σαουδικής Αραβίας διεξήγαγε μια πειραματική μελέτη σχετικά με το πώς οι διαφορετικές συνθέσεις σκόνης επηρεάζουν την απόδοση των φωτοβολταϊκών. Η μελέτη εξέτασε τέσσερις τύπους σκόνης-μοντμοριλλονίτης, καολινίτης, μπεντονίτης και φυσικής σκόνης-σε ηλιακούς συλλέκτες που λειτουργούν σε ξηρά παράκτια περιβάλλοντα.
«Τα ευρήματα αυτής της μελέτης έχουν πρακτικές συνέπειες για τη βελτιστοποίηση της συντήρησης των φωτοβολταϊκών σε άνυδρες παράκτιες περιοχές», εξήγησε η ομάδα. "Συνδέοντας τη σύνθεση της σκόνης με μηχανισμούς αποδόμησης, οι ενδιαφερόμενοι μπορούν να δώσουν προτεραιότητα σε προγράμματα καθαρισμού ή να επιλέξουν επιστρώσεις προσαρμοσμένες στα κυρίαρχα ορυκτά. Για παράδειγμα, οι υδρόφοβες επικαλύψεις μπορεί να μειώσουν την πρόσφυση που προκαλείται από την υγρασία-σε περιβάλλοντα πλούσια σε ασβέστιο-, ενώ ο σίδηρος{4}είναι πλούσιες σε θερμικά υλικά{5."
Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν στο Jubail, μια πόλη στις ακτές του Περσικού Κόλπου της Σαουδικής Αραβίας, που ταξινομείται ως BWh (θερμή έρημος) σύμφωνα με το κλιματικό σύστημα Köppen. Ένας πολυκρυσταλλικός φωτοβολταϊκός πίνακας 20 W χρησιμοποιήθηκε για δοκιμές απόδοσης σε εξωτερικούς χώρους μεταξύ 9 και 29 Σεπτεμβρίου 2025. Στη μέγιστη ισχύ, ο πίνακας απέδωσε ρεύμα 1,14 A και τάση 17,6 V, με ανοιχτό -τάση κυκλώματος 21,1 V και βραχυκύκλωμα ρεύματος A.29}.
Οι άργιλοι μοντμοριλλονίτης, καολινίτης και μπεντονίτης προήλθαν ως εμπορικές ορυκτές σκόνες και κοσκινίστηκαν σε λιγότερο από 45 μm. Δείγματα φυσικής σκόνης συλλέχθηκαν χειροκίνητα από γυάλινες επιφάνειες που εκτέθηκαν σε συνθήκες περιβάλλοντος στο Jubail. Η εναπόθεση σκόνης πραγματοποιήθηκε σε επτά στάδια, ξεκινώντας με επιφανειακή πυκνότητα περίπου 1,0 g/m² και αυξανόμενη σταδιακά σε περίπου 7,0 g/m². Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν μετά από κάθε στάδιο εναπόθεσης.
"Η ορυκτολογική ανάλυση μέσω SEM-EDX αποκάλυψε διακριτά προφίλ σύνθεσης που συσχετίζονται άμεσα με μοτίβα υποβάθμισης της απόδοσης", είπαν οι ακαδημαϊκοί. "Η φυσική σκόνη, που χαρακτηρίζεται από υψηλή περιεκτικότητα σε πυρίτιο (25,37%) και οξείδιο του ασβεστίου (30,52%), αναδείχθηκε ως ο πιο επιβλαβής ρύπος, προκαλώντας απώλεια ισχύος 48% σε πυκνότητα εναπόθεσης 6 g/m2 μέσω συνδυασμένης σκέδασης φωτός και υγροσκοπικής τσιμεντοποίησης."
Η πλούσια σε ασβέστιο-σκόνη βρέθηκε ότι είναι ιδιαίτερα προβληματική στις παράκτιες συνθήκες, όπου η αυξημένη υγρασία (40–65% σχετική υγρασία) μετατρέπει τα χαλαρά σωματίδια σε προσκολλημένα στρώματα ανθεκτικά στους φυσικούς μηχανισμούς καθαρισμού. Αντίθετα, η αυξημένη περιεκτικότητα σε σίδηρο του μοντμοριλλονίτη (62,67%) συνέβαλε στη θερμική υποβάθμιση, αυξάνοντας τη θερμοκρασία της επιφάνειας του πίνακα στους 40,4 C και μειώνοντας την τάση ανοιχτού κυκλώματος-.
"Η υγρασία προέκυψε ως κρίσιμος παράγοντας ενίσχυσης και όχι ως ανεξάρτητος παράγοντας πίεσης, μειώνοντας την απόδοση κατά 15–30% όταν η σχετική υγρασία ξεπερνούσε το 60%. Αυτό το όριο σηματοδοτεί μια μετάβαση από την αναστρέψιμη ρύπανση στην τσιμεντοκολλητική πρόσφυση, όπου οι τριχοειδείς δυνάμεις δεσμεύουν σωματίδια σκόνης στην φωτοβολταϊκή επιφάνεια επεξηγούν την περαιτέρω απομάκρυνση του ακαδημαϊκού αέρα από τον άνεμο{4}." "Η ημερήσια ανάλυση αποκάλυψε ότι η βέλτιστη παραγωγή ενέργειας συμβαίνει κατά τις πρωινές ώρες χαμηλής-υγρασίας (8:00–11:30 π.μ., απόδοση 12–13 %), ενώ τις απογευματινές περιόδους παρουσιάζουν απώλειες απόδοσης 20–25%.
Η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι η σωματιδιακή ρύπανση επηρέασε σημαντικά την υποβάθμιση της απόδοσης, με τον Δείκτη Ποιότητας Αέρα (AQI) να δείχνει ισχυρότερη αρνητική συσχέτιση με την απόδοση παρά μόνο με την υγρασία. «Σε επίπεδα AQI που υπερβαίνουν το 160, οι συνδυασμένες επιδράσεις της σκέδασης φωτός από αερομεταφερόμενα αερολύματα και επιφανειακής ρύπανσης μείωσαν την απόδοση μετατροπής κάτω από 10%, ακόμη και κάτω από μέτριες πυκνότητες εναπόθεσης σκόνης (3–4 g/m2)», κατέληξαν.
Τα ευρήματά τους είναι διαθέσιμα στο "Experimental and modeling study of dust structure effect on fotovoltaic performance in anard παράκτια περιβάλλοντα", που δημοσιεύτηκε στο Journal of Materials Research and Technology. Στη μελέτη συμμετείχαν επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Imam Abdulrahman Bin Faisal της Σαουδικής Αραβίας, την Αιγυπτιακή Αρχή Ατομικής Ενέργειας και το Πανεπιστήμιο Ain Shams της Αιγύπτου.
