de.wedoany.com-Bericht: Eine von einem Forschungsteam der University of Texas at El Paso (UTEP) veröffentlichte Feldmessstudie zeigt, dass Solarzellen in der Nähe des White Sands Gipsdünenfelds in Alamogordo, New Mexico, nach 22 deutlichen Sandereignissen nur einen extrem geringen Leistungsverlust durch Staubablagerung von 2 bis 3 % erlitten. Die Forschungsergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Atmosphere“ veröffentlicht.
Die Studie zeigt, dass die in der Region vorherrschenden Süd- bis Südwestwinde und starken Böen, die direkt auf die Photovoltaikanlage treffen, einen effizienten passiven Reinigungsmechanismus bilden. Dieser natürliche Prozess entfernt kontinuierlich grobe Partikel und resuspendiert feine Partikel auf der Moduloberfläche, wodurch häufige, arbeitsintensive manuelle Panelreinigungen überflüssig werden und regionale Entwickler erhebliche langfristige Betriebs- und Wartungskosten einsparen können.
Die Felduntersuchung wurde am Brackish Groundwater National Desalination Research Facility (BGNDRF) des US Bureau of Reclamation im nördlichen Teil der Chihuahua-Wüste durchgeführt und bewertete monokristalline Silizium-Photovoltaikmodule (m-Si), die unter realen Umgebungsbedingungen betrieben wurden. Die Wissenschaftler analysierten direkt von den Modulgläsern abgekratztes Material mittels Pulver-Röntgenbeugung (PXRD) und stellten signifikante saisonale mineralogische Veränderungen fest.
Die Analyseergebnisse zeigen, dass im Herbst Quarz mit einer Konzentration von über 76 % im Staub dominierte; im Frühjahr wurde Calcit zum Hauptbestandteil und machte 48 bis 60 % der Masse aus. Die durch Trockenextraktionsmethoden gesammelten Proben enthielten große Mengen Gips mit einem Anteil von 23 bis 49 %, was den direkten atmosphärischen Transport von Mineralstaub aus dem benachbarten White Sands National Park bestätigt.
Die Studie weist darauf hin, dass Gipsstaub im Vergleich zu standardmäßigen dunklen Wüstenböden eine geringere Lichtabsorption und eine höhere Lichtstreuung aufweist. Daher reduziert die einzigartige Staubzusammensetzung, die die Anlage bedeckt, strukturell die erwartete Hemmung der solaren Strahlungsübertragung. Die UTEP-Forschung analysierte meteorologische Daten des nahegelegenen Flughafens, um den Einfluss der Winddynamik auf die Staubakkumulationsrate (DAR) zu isolieren. Im windigeren Frühjahr wurden neun Staubereignisse aufgezeichnet, die durchschnittliche Windgeschwindigkeit stieg auf 3,9 m/s, und die Staubakkumulationsrate war nur um 20 % höher als im weniger windigen Herbst (nur drei Ereignisse).
Die Forscher führen diese unverhältnismäßige Diskrepanz auf die Ausrichtung der Windrichtung zurück. Regionale Sandereignisse werden durch südwestliche bis südliche Winde mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 12 m/s angetrieben, mit Spitzenböen von bis zu 26,2 m/s, die direkt auf die nach Süden ausgerichtete Vorderseite der Photovoltaikanlage treffen. Hochenergetische Böen scheren systematisch Sandkörner ab und sorgen für eine kontinuierliche Umgebungsreinigung. Darüber hinaus benötigt diese Windreinigungsdynamik nur minimale Niederschlagsunterstützung; bereits leichte Regenereignisse mit insgesamt nur 2,2 mm/h reichten völlig aus, um restliche Partikel wegzuspülen und die elektrische Leistung der Module wiederherzustellen.
Da die installierte Solarkapazität im modernen Stromnetz eine dominierende Rolle spielt (aktuell etwa 77 % der weltweiten Erneuerbaren-Energien-Installationen), steigen die mit Staubablagerung verbundenen Kosten exponentiell. In der Studie zitierte Branchendaten prognostizieren staubbedingte Verluste in den USA von jährlich 4,2 bis 7,3 Milliarden US-Dollar, was die Bedeutung von Betriebs- und Wartungsinvestitionen für die Wirtschaftlichkeit von Versorgungsprojekten unterstreicht. Das UTEP-Forschungsteam gibt an, dass die beobachtete geringe Degradation von 2 bis 3 % Süden von New Mexico zu einem bevorzugten, wartungsarmen Hotspot für Photovoltaik-Investitionen macht, Vermögensverwalter jedoch dennoch lokale Variablen berücksichtigen müssen. Die Autoren empfehlen eine Ausweitung der mehrjährigen Überwachung, um die Auswirkungen von Änderungen der Windmuster während der sommerlichen Monsunzeit zu verfolgen, da eine Änderung der Windrichtung alternative Staubquellen aktivieren und die Reinigungsanforderungen verändern könnte.
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