Fundamental Studies of Dust Fouling and Mitigation Approaches for PV Modules
No Thumbnail Available
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
تعد المملكة االعربية السعودية الدولة الاكثر استهلاكا للطاقة الكهربائية مقارنة بالدول المجاورة لها في الشرق الأوسط , حيث يقدر معدل النمو في المملكة بحوالي 01 % سنويا. في الوقت ذاته تقع المملكة ضمن الحزام الشمسي للكرة الأرضية و هذا بدوره يكسبها غناً في مصادر الطاقة المتجددة و بالأخص الطاقة الشمسية منها. و من أجل الاستفادة من الطاقة الشمسية أعلنت عدد من الخطط المتضمنة على بناء أنظمة توليد طاقة كهربائية من الطاقة الشمسية. تعد أنظمة الوحدات الفولتوضوئية من الأنظمة الأمثل للتحويل المباشر للطاقة الشمسية؛ ولهذا وضعت مدينة الملك عبد لله للطاقة المتجددة و الذرية خطةً لبناء ما يقارب 0,1 جيجا وات خلال الأربع سنوات القادمة مستخدمةً الوحدات الفولتوضوئية. أيضا تم بناء ما يتجاوز 01 ميجاوات من أنظمة الوحدات الفولتوضوئية في مناطق مختلفة حول المملكة مثل أرامكو, الخفجي, جازان و جامعة الملك عبد لله للعلوم و التكنولوجيا في جدة. لكن التحدي الصعب ألان هو التغلب على الظروف الجوية كالحراره العالية و الرطوبة إضافةً إلى العواصف الرملية و التي من شأنها التأثير سلباً على أداء أنظمة الوحدات الفولتوضوئية من خلال تراكم طبقات الغبار على أسطح الوحدات. حيث قدرت بعض الدراسات أنه قد يصل مقدار التناقص في الطاقة المنتجة من الوحده الفولتوضوئية إلى ما يقارب 01 % بعد ستة أشهر من التعريض للجو الخارجي؛ لهذا أتت هذه الرسالة لتضع عدد من الدراسات الأساسية لفهم و تقييم مشكلة تراكم الغبار من خلال البحث في الطبيعة الفيزيائية و الكيميائية لحبات الغبار المتراكم، فهم الطبيعة الفيزيائية لقوى التلاصق بين حبات الغبار و أسطح الوحدات الضوئية، و الذي من شأنه يقود لوضع الخصائص المرجوة لبناء أسطح ذات طبيعة طاردة للغبار و المياه في انٍ واحدٍ فضلاً عن قدرتها على تحمل الظروف الجوية الصعبة للجو الصحراوي. في هذا العمل تم تعريض عدد من الوحدات الفولتوضوئية للجو الخارجي من أجل تقييم مقدار التناقص في أدائها نتيجة تراكم الغبار. النتائج أظهرت خسارة بقدر 00 % من الطاقة المنتجة من الوحدة بعد 0 أسابيع من التعريض للجو الخارجي. أيضا في هذه الرسالة تبين أن أقطار ذرات الغبار تتراوح بين 1.0 و 071 ميكرون و أنها ذات أشكال غير منتظمة xx لكنها تميل إلى الشكل الدائري إضافة إلى كون الأوكسجين و الكالسيوم و السيليكون شكلوا النسب الأكبر في التركيب الكيميائي للغبار. أيضا في هذه الرسالة تم بناء أسطح هيدروفوبكية مختلفة من شرائح السليكون قادره على طرد الغبار و تقليل تراكمها مع الأخذ بعين الاعتبار المحافظة على نفاذية ضوئية عالية للسطح. يتميز السطح بقدرته على طرد المياه بطريقة تحاكي قدرة أوراق اللوتس على ذلك. و للتأكد من قدرة السطح على تقليل تراكم الغبار، تمت دراسة قوى التلاصق بين حبات الغبار و السطوح المطوره . النتائج أظهرت أن القوى التلاصق بين حبات الغبار و السطح المطور تقلصت إلى أكثر من 01 % من قيمتها الأصلية على الأسطح العادية معتمدة في ذلك على تضاريس السطح. أيضا تم في هذا الرسالة دراسة طبيعة تلاصق حبات الغبار على الأسطح الزيتية . حيث حافظت هذه السطوح على قوى تلاصق أقل منها على السطوح المستوية الجافه. و لكنها تميزت بقدره هائلة على تقليل الاحتكاك بين حبات الغبار و السطح. أيضا تضمنت هذه الرسالة على دراسة أثر الرطوبة و تكاثف بخار الماء على قوى التلاصق بين حبات الغبار و السطح. النتائج أظهرت قفزة في مقدار قوى التلاصق في حالة الأسطح الجافة المستوية منها و المفبركة. أما في حالة الأسطح الزيتية، فلم يظهر أي أثر للرطوبة على قوى التلاصق.