La limpieza con agua a presión puede mejorar un 10% la eficiencia de los paneles fotovoltaicos

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Científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China han realizado una revisión de las investigaciones sobre el proceso de incrustación de polvo en paneles fotovoltaicos y diversos métodos de limpieza con agua.

Han podido establecer una relación entre los distintos tipos de incrustaciones de polvo y los parámetros de limpieza con agua. En total, el equipo ha examinado 250 artículos publicados en todo el mundo hasta 2024.

«En condiciones ambientales complejas, la deposición de polvo y los mecanismos de incrustación afectan significativamente a la reducción de la eficiencia de generación de energía», dijo el investigador Long Shi a pv magazine. «La relación dinámica entre los patrones de incrustación de polvo y los parámetros de limpieza del agua en condiciones climáticas y de contaminación variables sigue siendo poco conocida. Para abordar con eficacia los problemas del polvo y las incrustaciones fotovoltaicas, es esencial estudiar la relación entre el proceso de incrustación del polvo y los parámetros de limpieza del agua».

Su análisis de la formación de incrustaciones de polvo tuvo en cuenta las características del polvo y los factores ambientales. Identificaron los elementos, el tamaño de las partículas y la rugosidad de la superficie como características clave. Los factores ambientales incluían la humedad relativa, el rocío y las precipitaciones en distintas estaciones y entornos geográficos. El polvo mineral, el polvo biológico y el polvo industrial forman cuatro tipos de incrustaciones bajo estas influencias ambientales.

La combinación de diferentes características del polvo y factores ambientales influye en los mecanismos de formación de las incrustaciones, afectando al tipo de incrustación.

«Los modos de acción de la formación de incrustaciones de polvo incluyen adsorción-condensación, recristalización, puente sólido, reacción química, adhesión aceitosa, enlace químico, reordenación, aglomeración y compactación», añaden los investigadores. «Los tipos de escala de polvo incluyen la escala laminar aproximada, la escala de acumulación localizada, la escala de isla y la escala laminar en forma de barranco».

Los científicos analizaron cientos de artículos para relacionar los tipos, fuentes y características de las incrustaciones de polvo con los parámetros de limpieza. Identificaron parámetros de limpieza con agua como la presión del agua, el caudal, el ángulo de difusión, la distancia al panel y el ángulo de incidencia (AOI).

«Las escamas formadas por polvo mineral simple tienen poca adherencia y se limpian fácilmente. Las escamas que contienen algo de polvo biológico y polvo industrial son más difíciles de limpiar», afirman los investigadores. «Para la escama de acumulación localizada, la escama en forma de isla y la escama laminar en forma de barranco requieren una mayor fuerza de impacto para un desprendimiento eficaz. Para el gran espesor de las escamas de polvo, debe tenerse en cuenta en primer lugar la fuerza de impacto, y para el pequeño espesor de las escamas de polvo, debe considerarse el área de cobertura del flujo de agua».

El polvo de origen desértico, urbano y costero forma un «cinturón de lodo» que reduce la eficacia y aumenta los riesgos térmicos. Los niveles de humedad entre el 40% y el 80% potencian las fuerzas capilares, lo que hace que el polvo sea más propenso a causar incrustaciones. Los estudios indican que la eficiencia fotovoltaica se ve más afectada en Asia, seguida de África y Oceanía, con pérdidas semanales que alcanzan hasta el 7,84%, el 3,03% y el 2,4%, respectivamente. Las regiones con mayor densidad de polvo son el norte de África, Oriente Medio, Asia occidental, el oeste de Estados Unidos, Australia y partes de China e India.

«La limpieza con agua a presión mejora la eficiencia de la generación de energía en una media del 10,4%», afirman los académicos. «La limpieza semanal con agua de los paneles fotovoltaicos puede eliminar eficazmente la contaminación por polvo. El consumo mínimo de agua para la limpieza acuosa es de 0,31 L/m2, el máximo es de 4,95 L/m2, y el consumo medio de agua es de 2,1 L/m2».

Presentaron sus conclusiones en «Combining dust scaling behaviors of PV panels and water cleaning methods» (Combinación de comportamientos de formación de incrustaciones de polvo en paneles fotovoltaicos y métodos de limpieza con agua), publicado recientemente en Renewable and Sustainable Energy Reviews.

 

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