Utjecaj prašine na PV sustave u sušnim obalnim okruženjima

Istraživački tim predvođen Sveučilištem Imam Abdulrahman Bin Faisal iz Saudijske Arabije proveo je eksperimentalnu studiju o tome kako različiti sastavi prašine utječu na performanse fotonapona. Studija je ispitala četiri vrste prašine-montmorilonit, kaolinit, bentonit i prirodnu prašinu-na solarnim pločama koje rade u sušnim obalnim okruženjima.

"Rezultati ove studije imaju praktične implikacije za optimizaciju PV održavanja u sušnim obalnim regijama", objasnila je skupina. "Povezivanjem sastava prašine s mehanizmima razgradnje, dionici mogu odrediti prioritete rasporeda čišćenja ili odabrati premaze prilagođene dominantnim mineralima. Na primjer, hidrofobni premazi mogu ublažiti adheziju-potaknutu vlagom-u okruženjima bogatim-kalcijem, dok regije bogate-željezom mogu imati koristi od materijala{-otpornih na toplinu."

Eksperimenti su provedeni u Jubailu, gradu na obali Perzijskog zaljeva u Saudijskoj Arabiji, klasificiranom kao BWh (vruća pustinja) prema Köppen klimatskom sustavu. Polikristalna PV ploča od 20 W korištena je za testiranje performansi na otvorenom između 9. i 29. rujna 2025. Pri maksimalnoj snazi, ploča je isporučila struju od 1,14 A i napon od 17,6 V, s naponom otvorenog-kruga od 21,1 V i strujom kratkog-spoja od 1,29 A.

Gline montmorilonit, kaolinit i bentonit nabavljene su kao komercijalni mineralni prah i prosijane na manje od 45 μm. Uzorci prirodne prašine ručno su prikupljeni sa staklenih površina izloženih uvjetima okoline u Jubailu. Taloženje prašine izvedeno je u sedam faza, počevši s površinskom gustoćom od oko 1,0 g/m² i postupno povećavajući do približno 7,0 g/m². Mjerenja su obavljena nakon svake faze taloženja.

"Mineralološka analiza putem SEM-EDX otkrila je različite profile sastava koji su u izravnoj korelaciji s obrascima degradacije performansi", rekli su akademici. "Prirodna prašina, koju karakterizira visok sadržaj silicijevog dioksida (25,37%) i kalcijevog oksida (30,52%), pokazala se kao najštetniji kontaminant, uzrokujući gubitak snage od 48% pri gustoći taloženja od 6 g/m2 kroz kombinirano raspršenje svjetlosti i higroskopsko cementiranje."

Utvrđeno je da je prašina-bogata kalcijem posebno problematična u obalnim uvjetima, gdje povišena vlažnost (40–65% relativne vlažnosti) pretvara rastresite čestice u prianjajuće slojeve otporne na prirodne mehanizme čišćenja. Nasuprot tome, povišeni sadržaj željeza u montmorilonitu (62,67%) pridonio je toplinskoj degradaciji, podižući površinsku temperaturu ploče na 40,4 C i smanjujući napon otvorenog-kruga.

"Vlažnost se pojavila kao kritični čimbenik pojačanja, a ne neovisni faktor stresa, smanjujući učinkovitost za 15-30% kada je relativna vlažnost premašila 60%. Ovaj prag označava prijelaz s reverzibilnog zaprljanja na cementirano prianjanje, gdje kapilarne sile vežu čestice prašine za PV površinu s dovoljnom snagom da se odupru uklanjanju-potaknutom vjetrom", dodatno su objasnili akademici. "Dnevna analiza otkrila je da se optimalna proizvodnja električne energije događa tijekom jutarnjih sati s-niskom vlagom (8:00-11:30, učinkovitost 12-13 %), dok poslijepodnevna razdoblja imaju gubitke učinkovitosti od 20-25%."

Tim je također otkrio da zagađenje česticama značajno utječe na degradaciju performansi, pri čemu Indeks kvalitete zraka (AQI) pokazuje jaču negativnu korelaciju s učinkovitošću od same vlažnosti. "Na razinama AQI višim od 160, kombinirani učinci raspršenja svjetlosti aerosolima u zraku i površinskog zaprljanja smanjili su učinkovitost pretvorbe ispod 10%, čak i pod umjerenom gustoćom taloženja prašine (3-4 g/m2)", zaključili su.

Njihovi nalazi dostupni su u "Eksperimentalnoj i modelnoj studiji utjecaja sastava prašine na fotonaponske performanse u sušnim obalnim okruženjima", objavljenoj u Journal of Materials Research and Technology. U studiji su sudjelovali znanstvenici sa sveučilišta Imam Abdulrahman Bin Faisal iz Saudijske Arabije, egipatske Uprave za atomsku energiju i egipatskog Sveučilišta Ain Shams.