Nastříkaný nátěr by mohl učinit solární panely odolnými vůči sněhu

Nastříkaný nátěr by mohl učinit solární panely odolnými vůči sněhu

V předstihu, který by mohl dramaticky zlepšit produktivitu solárních panelů v chladném podnebí, tým pod vedením University of Michigan demonstroval levný, čirý povlak, který snížil hromadění sněhu a ledu na solárních panelech, což jim umožňuje vyrábět až o 85 % více energie.

 

Povlak je vyroben převážně z PVC nebo PDMS plastu a silikonových nebo rostlinných olejů. Může být stříkán nebo nanášen štětcem za chladného počasí a ve své současné iteraci dokáže shazovat sníh a led až rok.

"Obnovitelná energie se právě teď opravdu rozjíždí, ale sníh je v severním podnebí obrovským problémem," řekl Anish Tuteja, profesor materiálové vědy a inženýrství na univerzitě, který vedl studii ve spolupráci se Sandia National Laboratories a University of Alaska.

"Solární panely mohou v zimě ztratit 80 nebo 90 % své výrobní kapacity. Takže přijít na způsob, jak pokračovat ve výrobě energie po celý rok, byla vzrušující výzva," řekl.

Zatímco Tutejaova laboratoř v minulosti vyvinula řadu účinných povlaků odstraňujících led, vysvětluje, že navrhnout povlak, který dokáže pasivně shazovat sníh i led, představuje zvláštní výzvu.

"Led je poměrně hustý a těžký a naše předchozí nátěry proti němu využívaly vlastní váhu," řekl Tuteja. "Ale sníh může být 10krát méně hustý než led, takže jsme si vůbec nebyli jisti, že triky, které používáme na ledu, se přenesou na sníh."

Při hledání správného povlaku se Tuteja a jeho tým obrátili na dvě klíčové vlastnosti, které v minulosti zajišťovaly povlaky odlučující led: nízká houževnatost na rozhraní a nízká přilnavost. Nízká povrchová adheze je v podstatě kluznost. Skluznost sama o sobě funguje dobře na malých plochách, ale čím větší je povrch, tím větší síla je potřeba k sesunutí sněhu a ledu z něj. U větších ploch potřebujete způsob, jak přilnavost úplně rozrušit. To je to, co dělá nízká mezipovrchová houževnatost – vytváří trhliny mezi ledem a panelem. Ty se šíří podél panelu bez ohledu na jeho velikost a uvolňují led a sníh.

Tým pracoval na dosažení přesné rovnováhy mezi nízkou přilnavostí k povrchu a nízkou tuhostí na rozhraní, která by odpuzovala led i sníh na malých i velkých plochách. Začali s velmi tuhým PVC plastem pro nízkou povrchovou houževnatost a smíchali s malým množstvím rostlinného oleje, který dal PVC dostatečně nízkou povrchovou přilnavost, aby poskytoval to nejlepší z obou světů. Vyvinuli také druhý materiál, který funguje stejně dobře s použitím plastu PDMS a oleje na bázi silikonu.

Vědci z UM spolupracovali s University of Alaska na testování materiálu na solárním poli ve Fairbanks na Aljašce a nanášení povlaků na podskupinu panelů, které byly monitorovány automatickými kamerami po dobu asi dvou týdnů. Testy ukázaly, že potažené panely měly průměrné pokrytí sněhem a ledem za celou zimní sezónu přibližně 28 %, ve srovnání s přibližně 59 % u nepotažených panelů.

Povlak byl vyvinut jako součást projektu vedeného Sandia National Laboratories, laboratoří pro výzkum a vývoj amerického ministerstva energetiky, s financováním poskytnutým Úřadem pro solární energetické technologie DOE.

"Vzhledem k tomu, že náklady na solární energii klesaly a ziskovost stoupala, velká část růstu solární energie v posledních letech byla v severních státech, kde je sníh běžný," řekla Laurie Burnham, hlavní řešitelka projektu.

"Sněhové fobní povlaky, pokud dokážeme prokázat jejich dlouhodobou účinnost, učiní solární energii spolehlivější a dostupnější v zasněžených oblastech, což pomůže urychlit přechod naší země na energetickou ekonomiku s větší převahou slunce."

Tuteja říká, že zatímco současná iterace povlaku by mohla být použita okamžitě, tým plánuje jeho další vylepšení s cílem vyvinout povlak, který vydrží nejméně pět let.

 

 

Přiložené soubory:
- Solární panel s nátěrem