Eisphobe Oberflächen für Eis, Schneeabwurf im Utility Scale Solar
Dec 13, 2021
US-Forscher haben ein Beschichtungssystem entwickelt, von dem behauptet wird, dass es die wiederholte passive Ablösung von Schnee und Eis in Solaranlagen im großen Maßstab über einen weiten Bereich von Minustemperaturen bis zu -35 Grad Celsius effektiv ermöglicht.
“Mit einigen zusätzlichen Tests wäre unsere Technologie sofort auf reale Solaranlagen anwendbar,” der korrespondierende Autor der Forschung, Anish Tuteja, sagte gegenüber dem pv magazine.“Wir planen, demnächst erweiterte Experimente durchzuführen, bei denen die Beschichtung einige Jahre lang auf Sonnenkollektoren im Freien getestet wird.”
Die 50μm-Beschichtung besteht aus einer optisch transparenten Oberfläche, die sowohl eine extrem geringe Eisgrenzflächenhaftung als auch eine hohe Zähigkeit aufweist. Es wurde unter Verwendung einer Lösung aus mittelkettigem Triglyceridöl (MCT) mit einem Gewichtsgehalt von 60 Gew.-% hergestellt, um zwei übliche industrielle Polymerpolyvinylchloride, die als MC2 bzw. MC6 bekannt sind, weich zu machen.
Die beiden Lösungen wurden in einer Teilmenge von 72-Zellen-Modulen mit einer Größe von 2 x 1 m auf einem netzgekoppelten PV-System getestet, das von einem alaskischen Energieversorger in Fairbanks in den Wintern 2019 und 2020 betrieben wurde. Der Neigungswinkel der Installation wurde auf 45 Grad eingestellt, um dies zu erleichtern Schneefall und alle 16 für das Experiment verwendeten Module waren mit Mikro-Wechselrichtern ausgestattet. Sowohl die MC2- als auch die MC6-Lösungen wurden auf das Moduloberflächenglas und den Strukturrahmen aufgebracht.
Die Platten wurden im Querformat zu viert installiert und jede Säule einschließlich beschichteter Platten wurde durch eine Säule mit unbeschichteten Platten getrennt.“Daten zum Schneeabwurf wurden von einer Kamera in Forschungsqualität gesammelt, die normal[ly] zu jedem Array positioniert war und ein Sichtfeld hatte, das ausreicht, um das gesamte Array der experimentellen Panels zu erfassen.” erklärten die Wissenschaftler.“Innerhalb von Minuten zeigten sowohl die MC2- als auch die MC6-Säule eine beschleunigte Schneeablösung im Vergleich zur unbeschichteten Kontrollsäule, wobei die Schneebedeckung um etwa 61 % bzw. etwa 32 % auf MC2 und MC6 [beschichtete Platten] reduziert wurde.”
Die unbeschichteten Platten blieben hingegen während des Testzeitraums vollständig von Schnee und Eis bedeckt und konnten nahezu keinen Strom produzieren. Der windbedingte Schneeabtrag war während des Tests minimal, da Winde mit sehr geringer Geschwindigkeit registriert wurden.
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die MC2-Lösung die beste Leistung erzielt, was zu einer durchschnittlichen Schneebedeckungsfläche von nur 27,7 % führt, während die MC6-Lösung durchschnittlich 45,4 % erreichen konnte. Letzteres hatte eine geringere mechanische Festigkeit, was auch eine Delaminierung der Platten mit sich brachte. Ersteres behielt seine Leistung und Stabilität über die 77 Tage des Experiments bei.
Die Wissenschaftler betonten, dass die Beschichtungstechnologie in der Lage sei, verschiedene Arten von Schnee und Eis abzulösen, und sagten, sie könne auch auf gebäudeintegrierte PV angewendet werden.“Die Materialkosten werden voraussichtlich relativ gering sein,” Tuteja sagte gegenüber dem pv magazine.“Ich würde sie auf weniger als 1 US-Dollar pro Quadratmeter schätzen.”
Die neue Technik wird in dem in Advanced Materials Technologies veröffentlichten Artikel Facilitating Large-Scale Snow Shedding from In-Field Solar Arrays using Icephobic Surfaces with Low-Interface Toughness vorgeschlagen. Die Forschungsgruppe besteht aus Wissenschaftlern der University of Michigan, der University of Alaska und der Sandia National Laboratories des US-Energieministeriums &.
