Key Takeaways
- Akumulasi debu dapat mengurangi efisiensi panel surya.
- Air adalah sumber daya yang terlalu berharga untuk menjaga panel surya bebas debu.
-
Para peneliti telah menemukan mekanisme yang menggunakan muatan listrik untuk membuat debu melompat dari panel.
Sinar matahari dan lahan yang melimpah menjadikan gurun pasir ideal untuk memasang panel surya, tetapi juga memiliki banyak debu, yang mengurangi efektivitasnya. Kami membutuhkan cara baru untuk menjaga panel surya bebas debu.
Air memainkan peran penting dalam menjaga panel bebas debu, tetapi ini adalah sumber daya berharga yang lebih baik digunakan di tempat lain. Dalam pencarian mereka untuk alternatif yang lebih baik, peneliti MIT telah menemukan metode pembersihan panel surya baru yang menggunakan muatan listrik untuk mengusir partikel debu, pada dasarnya membuat mereka melompat dari panel.
“Makalah penelitian berguna untuk kemajuan lanjutan pada masalah kekotoran PV (fotovoltaik),” Matthew Muller, Insinyur di Grup Kinerja dan Keandalan PV di Laboratorium Energi Terbarukan Nasional (NREL), mengatakan kepada Lifewire melalui email. “Makalah ini ditulis dengan baik, merupakan langkah yang berguna dalam pekerjaan jangka panjang untuk mengatasi kekotoran PV, dan oleh karena itu beberapa eksperimen yang dijelaskan sangat berguna bagi masyarakat.”
Menggigit Debu
Dalam makalah mereka, mahasiswa pascasarjana MIT Sreedath Panat dan profesor teknik mesin Kripa Varanasi mengutip proyeksi yang memperkirakan tenaga surya akan mencapai 10 persen dari pembangkit listrik global pada tahun 2030.
Mereka berpendapat bahwa meskipun ada peningkatan terbaru dalam teknologi PV untuk membantu meningkatkan efisiensi panel surya, akumulasi debu adalah salah satu tantangan operasional terbesar bagi industri.
Debu, jelas Muller, mendarat di panel surya karena gravitasi dan metode pengendapan lainnya. “Partikel debu kemudian menghalangi transmisi cahaya ke dalam sel surya, sehingga menyebabkan pengurangan daya untuk radiasi eksternal yang diberikan. Kami melihat kerugian dari pengotoran PV di AS berkisar dari 0-7% di mana kerugian 7% adalah untuk daerah berdebu di barat daya,”jelas Muller.
Selanjutnya, para peneliti menyatakan bahwa di lingkungan yang keras seperti di tengah gurun, debu terakumulasi dengan kecepatan mendekati 1 g/m2 per hari dan, jika tidak dibersihkan, dapat menumpuk hingga 3 mg/cm2 di bawah sebulan. Sebagai perbandingan, akumulasi debu sebesar 5 mg/cm2 setara dengan hampir 50 persen kehilangan output daya, para peneliti berbagi. Untuk memasukkannya ke dalam istilah moneter, mereka mengatakan bahwa kerugian daya rata-rata 3-4 persen pada skala global berarti kerugian ekonomi sebesar $3.3 hingga $5,5 miliar.
Tidak mengherankan, kemudian, sejumlah besar sumber daya dihabiskan untuk membersihkan panel surya, kadang-kadang bahkan beberapa kali sebulan, tergantung pada tingkat keparahan kondisi kekotoran.
Metode pembersihan yang paling umum adalah menggunakan semprotan dan semprotan air bertekanan, yang diperkirakan oleh para peneliti dapat berkontribusi hingga 10 persen dari biaya operasi dan pemeliharaan tambak surya.
Peneliti lain telah menghitung bahwa pembangkit listrik tenaga surya mengkonsumsi sekitar satu sampai lima juta galon air untuk pembersihan per 100 MW listrik yang dihasilkan per tahun. Diperbesar, yang berarti hingga 10 miliar galon air untuk keperluan pembersihan panel surya, yang diperkirakan cukup untuk memenuhi kebutuhan air tahunan hingga 2 juta orang.
Liburan Bersih?
Penggosokan kering adalah salah satu alternatif untuk pembersihan berbasis air, tetapi ini tidak efektif dan berisiko menggores panel dan menyebabkan penurunan efektivitas yang tidak dapat diubah.
Pembersihan panel surya elektrostatik, yang tidak menggunakan air, juga tidak memiliki risiko menggosok kontak, telah muncul sebagai alternatif yang menarik. Layar elektrodinamik (EDS) adalah sistem penghilang debu elektrostatik paling populer, dan ini digunakan pada penjelajah Mars, kata Muller.
Namun, para peneliti berpendapat bahwa ada beberapa tantangan untuk menerapkan EDS pada panel surya di Bumi, seperti intrusi dan akumulasi kelembaban, yang pada akhirnya dapat menyebabkan korsleting listrik pada elektroda.
Mekanisme yang mereka usulkan dibangun di atas metode pembersihan elektrostatik yang ada dan menggunakan muatan listrik untuk menyebabkan partikel debu terlepas dan melompat dari permukaan panel. Sistem dapat dioperasikan secara otomatis menggunakan motor listrik sederhana dan rel pemandu di sepanjang sisi panel.
Teknologinya menarik, tetapi hanya pada tingkat penelitian dan karena itu jauh dari layak secara komersial, Muller mengingatkan. Lebih lanjut, ia menambahkan bahwa para peneliti melakukan tes dengan debu jalan, yang merupakan kasus yang ideal.
“Di dunia nyata, tanah bisa jauh lebih kompleks… dan karenanya perangkat mungkin tidak berfungsi di sejumlah lingkungan.”
