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視頻截圖（來自：MIT）

預(yù)計(jì)到 2030 年的時(shí)候，全球光伏發(fā)電占比或可達(dá)到 10%，且其中大部分可能位于陽光充裕的沙漠地區(qū)。

然而光伏面板上特別容易積聚灰塵，可在短短一個(gè)月內(nèi)讓輸出效率減少多達(dá) 30%，因而定期清潔對(duì)太陽能部署至關(guān)重要。

據(jù)估計(jì)，當(dāng)前每年需要消耗約 100 億加侖的水來清潔太陽能電池板 —— 如此高的消耗，可滿足多達(dá) 200 人的飲用水需求。

但在嘗試無水清潔方案的時(shí)候，往往需要?jiǎng)佑孟喈?dāng)密集的勞動(dòng)力、并且會(huì)導(dǎo)致表面出現(xiàn)不可逆的劃痕損傷（同樣會(huì)導(dǎo)致效率降低）。

How to clean solar panels without water - MIT（via）

現(xiàn)在，MIT 研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種適用于光伏面板、或熱電太陽能鏡面的無水 / 非接觸式自動(dòng)清潔方法，可顯著減少灰塵引發(fā)的問題。

具體說來是，新系統(tǒng)使用靜電排斥讓灰塵顆粒分離、并從目標(biāo)表面飛走，而無需動(dòng)用水或刷子。

研究配圖 - 1：灰塵堆積對(duì)太陽能輸出效率的影響

在激活該系統(tǒng)的時(shí)候，只需通過一個(gè)位于面板正上方的簡(jiǎn)單電極、將電荷傳遞給灰塵顆粒，然后讓它們被施加到面板本身的電荷給排斥。

如需結(jié)合自動(dòng)化清潔方案，亦可加裝基于電動(dòng)機(jī)和側(cè)面導(dǎo)軌的簡(jiǎn)單方法。感興趣的朋友，可查閱 2022 年 3 月 11 日出版的 Science Advances 期刊。

研究配圖 - 2：利用靜電電荷感應(yīng)方法來除塵

MIT 工學(xué)院研究生 Sreedath Panat 和機(jī)械工程教授 Kripa Varanasi 指出：實(shí)驗(yàn)室測(cè)試結(jié)果表明，面板能量輸出會(huì)在灰塵積聚的一開始就出現(xiàn)急劇下滑，然后在持續(xù)一個(gè)月的情況下銳減 30% 。

以 150 兆瓦的光伏發(fā)電設(shè)施為例，即使功率降低 1%，也會(huì)導(dǎo)致約 20 萬美元的年損失。若推廣至全球范圍、以及 3~4% 的功率損失，經(jīng)濟(jì)效益將暴降 33~55 億美元。

研究配圖 - 3：電荷預(yù)估實(shí)驗(yàn)

通過懸浮在面板正上方的電極來產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，可在塵埃顆粒移動(dòng)時(shí)將電荷傳遞過去。

然后將相反電荷施加到沉積于光伏面板玻璃覆蓋層上厚度僅幾納米的透明導(dǎo)電層，便可實(shí)現(xiàn)排斥的效果。

研究配圖 - 4：作用于灰塵的力與除塵電壓

通過計(jì)算施加的正確電壓，研究人員將能夠找到足以克服灰塵重力和附著力的電壓范圍。Panat 表示，他們已經(jīng)對(duì)各種顆粒大小的灰塵樣本展開過實(shí)驗(yàn)，證明了這套方案的實(shí)際效用。

此外測(cè)試表明，空氣中的濕度會(huì)在顆粒上形成一層薄薄的水層，這對(duì)于除塵效果也至關(guān)重要。

研究配圖 - 5：不同濕度環(huán)境下的除塵

MIT 研究團(tuán)隊(duì)在 5~95% 的不同濕度條件下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，并且發(fā)現(xiàn) —— 只要環(huán)境濕度大于 30%，就可除去幾乎所有灰塵顆粒。但隨著濕度降低，難度就會(huì)有所提升。

好消息是，在大多數(shù)情況下，沙漠的環(huán)境濕度都是有 30% 的水平的。即使是那些通常更干燥的地方，其在清晨也往往具有更高的凝結(jié)濕度，因而同樣適合設(shè)置定時(shí)清潔。

研究配圖 - 6：實(shí)驗(yàn)室靜電清潔系統(tǒng)示例

更棒的是，MIT 研究團(tuán)隊(duì)打造的這套系統(tǒng)，能夠長(zhǎng)期在中高濕度環(huán)境下工作。即使?jié)穸雀哌_(dá) 95%，也能夠近乎無限期地使用下去。