Konstrukcja modułów solarnych Anti-Dust redukuje trwałe zabrudzenia i koszty czyszczenia na komercyjnych dachach solarnych

Gromadzenie się kurzu stanowi znaczące źródło utraty produkcji energii elektrycznej z instalacji fotowoltaicznych na całym świecie. Według Programu Systemów Fotowoltaicznych Międzynarodowej Agencji Energetycznej (IEA PVPS), zabrudzenia odpowiadają za szacunkowo 4–7% globalnych strat energii PV. Dla operatorów solarnych brud na powierzchni modułów może zmniejszać produkcję energii elektrycznej i zwiększać koszty czyszczenia. Sprawia również, że długoterminowe uzyski energii są mniej przewidywalne.

Problem ten jest szczególnie istotny w przypadku komercyjnych i przemysłowych instalacji dachowych, gdzie niewielkie kąty nachylenia i lokalne warunki środowiskowe mogą prowadzić do trwałych osadów. Nawet regularne opady deszczu nie zawsze utrzymują moduły solarne w czystości. Badania pokazują, że konwencjonalne ramy modułów mogą zatrzymywać wodę i brud wzdłuż dolnych krawędzi, tworząc pasma zabrudzeń, które blokują światło słoneczne i wpływają na produkcję energii elektrycznej.

Zabrudzenia solarne powodują znaczne straty energii na całym świecie

Przez cały rok unoszący się w powietrzu kurz osiada na panelach słonecznych i stopniowo tworzy warstwę brudu na szkle. Pyłki i zanieczyszczenia mogą pogorszyć problem, szczególnie na obszarach rolniczych lub przemysłowych. Stopień nagromadzenia zależy od lokalnych warunków pogodowych i kąta nachylenia zainstalowanych modułów. Regularne czyszczenie może pomóc kontrolować osady.

Europa jest również dotknięta pyłem transportowanym na duże odległości. Badanie opublikowane w czasopiśmie Renewable Energy w styczniu 2026 roku analizowało epizody pyłu saharyjskiego w Portugalii, Hiszpanii, Francji, Włoszech i Grecji w latach 2019–2023. Naukowcy stwierdzili, że produkcja fotowoltaiczna spadła średnio o 25–40% podczas warunków wysokiego zapylenia, z redukcjami powyżej 50% podczas ekstremalnych zdarzeń.
Te liczby wymagają ważnego rozróżnienia. Pył saharyjski może zmniejszyć produkcję energii elektrycznej, zanim cząsteczki w ogóle dotrą do modułu słonecznego. Pył zawieszony w atmosferze ogranicza napływ światła słonecznego i może przyczyniać się do powstawania chmur. Osady na szkle tworzą oddzielny problem, ponieważ nadal blokują światło słoneczne po ustąpieniu zjawiska atmosferycznego. Dla operatorów PV kurz pozostający na szkle po burzy może stać się długoterminowym problemem konserwacyjnym.

Instalacje o niskim nachyleniu są podatne na gromadzenie się brudu wzdłuż krawędzi modułów

Kąt nachylenia modułu solarnego wpływa na ruch wody deszczowej po jego powierzchni. Na modułach o stromym nachyleniu woda może przenosić luźne cząstki w kierunku dolnej krawędzi. Przy niewielkich kątach spływ wody jest mniej skuteczny, a brud częściej pozostaje na szkle. Konwencjonalne aluminiowe ramy mogą przyczyniać się do tego problemu. Ich dolne krawędzie często wystają ponad powierzchnię szkła i uniemożliwiają całkowite odprowadzenie wody. Gdy uwięziona woda odparowuje, pozostawia cząsteczki. Powtarzające się narażenie na deszcz i unoszący się w powietrzu kurz może stopniowo tworzyć skoncentrowane pasmo brudu wzdłuż dolnej części modułu.

Badanie opublikowane w Frontiers in Energy Research w 2021 roku badało te pasma zabrudzeń na komercyjnych i przemysłowych instalacjach dachowych w Chinach. Naukowcy znaleźli trwałe osady brudu nawet w Guangzhou, które otrzymuje około 1800 milimetrów opadów rocznie, ponad dwukrotnie więcej niż w Hamburgu. Pomimo częstych opadów deszczu, brud nadal gromadził się wzdłuż dolnych krawędzi modułów. Pasma zabrudzeń pojawiały się również przez cały rok w Xi'an, w tym w deszczowych miesiącach letnich.

To samo badanie analizowało instalację solarną w Kaifeng w okresie od czerwca do października 2019 r. Naukowcy stwierdzili, że gromadzenie się brudu wzdłuż dolnych krawędzi modułów wiązało się ze średnią różnicą 4,7% w maksymalnym prądzie elektrycznym w porównaniu z czystym systemem referencyjnym. Pokazuje to, że trwałe osady brudu wpływają na wydajność paneli słonecznych.
Wyniki są również istotne dla komercyjnych instalacji dachowych w Europie, gdzie panele słoneczne często instalowane są pod niewielkimi kątami. Pył może stanowić szczególny problem na budynkach w pobliżu terenów rolniczych lub ruchliwych obszarów przemysłowych.

Czyszczenie paneli słonecznych zwiększa koszty operacyjne i zużycie wody

Czyszczenie staje się opłacalne, gdy wartość odzyskanej energii elektrycznej przekracza koszt pracy. Odpowiednia częstotliwość znacznie różni się w zależności od lokalizacji. Dach w pobliżu pól uprawnych może doświadczać innych warunków niż instalacja w środowisku przybrzeżnym lub miejskim.

Czyszczenie dużych instalacji solarnych na dachach może być kosztowne, zwłaszcza gdy dostęp jest utrudniony. Operatorzy muszą ważyć te koszty w stosunku do wartości odzyskanej energii elektrycznej. Czyszczenie wymaga również znacznych ilości wody. W 2022 roku naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) oszacowali, że na całym świecie zużywano około 38 miliardów litrów wody rocznie do czyszczenia paneli słonecznych. Według MIT, jest to wystarczająca ilość, aby zaspokoić potrzeby pitne nawet dwóch milionów ludzi.

Branża solarna bada alternatywy, w tym robotyczne systemy czyszczenia i technologie, które usuwają kurz bez użycia wody. Inne podejście zaczyna się od samego modułu solarnego. Zmiany w konstrukcji ramy mogą pomóc zapobiegać gromadzeniu się brudu i wody wzdłuż krawędzi, pozwalając deszczowi na naturalne spłukiwanie większej ilości kurzu.

Konstrukcja ramy Anti-Dust redukuje zatrzymywanie wody i brudu

Jednym ze sposobów ograniczenia trwałych osadów brudu jest zmiana kształtu ramy modułu solarnego. Konwencjonalne ramy często mają podniesioną krawędź, która zatrzymuje wodę deszczową i kurz na dole szkła. Rama Anti-Dust usuwa tę barierę dzięki krótszej dolnej krawędzi, która jest zlicowana z powierzchnią szkła. Woda deszczowa może łatwiej spływać, zabierając ze sobą luźny brud.

Ten typ ramy jest stosowany w modułach LONGi Guardian Anti-Dust. Konstrukcja jest szczególnie przydatna w instalacjach o niskim nachyleniu, gdzie woda spływa wolniej i brud częściej się gromadzi. Moduły można nadal instalować za pomocą standardowych zacisków montażowych.

Ta sama konstrukcja ramy ma również efekt Anti-Snow. W konwencjonalnych modułach podniesiona dolna krawędź ramy może zatrzymywać śnieg, gdy zaczyna się topić i zsuwać po szkle. Zlicowana dolna krawędź modułów LONGi Anti-Dust usuwa tę przeszkodę i wspiera naturalne usuwanie śniegu. Może to pomóc szybciej odsłonić powierzchnię modułu po opadach śniegu, chociaż efekt zależy od kąta nachylenia dachu i warunków pogodowych.

Dwa porównawcze filmy demonstracyjne ilustrują ten efekt na różnych konstrukcjach modułów solarnych, w tym na technologii TOPCon. Pokazują wcześniejszy moduł LONGi Hi-MO X6 Anti-Dust, którego konstrukcja ramy jest teraz dostępna również w serii Hi-MO X10 Guardian Anti-Dust.

LONGi łączy konstrukcję ramy Anti-Dust z wysokowydajnym tyłem stykowym i technologią Shading Optimizer

Hi-MO X10 Guardian Anti-Dust łączy konstrukcję ramy Anti-Dust firmy LONGi z technologią tylnego styku HPBC 2.0, aby pomóc utrzymać produkcję energii nawet wtedy, gdy moduł jest dotknięty brudem lub częściowym zacienieniem. Rama redukuje gromadzenie się kurzu na dolnej krawędzi, a technologia ogniw pomaga ograniczyć straty mocy, gdy części modułu otrzymują mniej światła słonecznego. Seria dostarcza moc do 670 W, a wydajność modułu wynosi do 24,8%.

Sercem modułu jest technologia tylnego styku drugiej generacji firmy LONGi. HPBC 2.0 umieszcza wszystkie styki elektryczne z tyłu ogniw słonecznych, pozostawiając przednią część wolną od linii styku metalowego znajdujących się w konwencjonalnych modułach. Pozwala to na dotarcie większej ilości światła słonecznego do aktywnej powierzchni ogniwa. Płytki krzemowe TaiRay firmy LONGi zapewniają dodatkową wytrzymałość mechaniczną, podczas gdy technologia zero-busbar (0BB) skraca ścieżkę transmisji elektrycznej i zmniejsza straty mocy.

HPBC 2.0 pomaga również modułowi utrzymać jego wydajność, gdy poszczególne ogniwa otrzymują mniej światła słonecznego. Nawet niewielki obszar trwałego zabrudzenia może zacienić część ogniwa i wpłynąć na wydajność większej części modułu. Zintegrowany Shading Optimizer firmy LONGi ogranicza te straty dzięki konstrukcji na poziomie ogniwa, która pozwala prądowi przepływać wokół dotkniętych obszarów bez natychmiastowego aktywowania diod bocznikujących modułu. Pomaga to utrzymać produkcję energii elektrycznej i zmniejsza ryzyko nadmiernego nagrzewania się zacienionych ogniw.

W testach porównawczych przeprowadzonych przez chińskie Narodowe Centrum Nadzoru i Inspekcji Jakości Produktów Fotowoltaicznych (CPVT), moduł Hi-MO X10 stracił średnio 10,15% swojej mocy, gdy połowa jednego ogniwa była zacieniona. Testowane moduły TOPCon straciły 36,48% w tych samych warunkach. Hi-MO X10 odnotował zatem około 72% mniejszą stratę mocy w tym teście.
Połączenie wszystkich funkcji pomaga zachować uzyski energii, które instalacja ma dostarczać.

Finansowy koszt kurzu na komercyjnych dachach solarnych

W przypadku komercyjnych instalacji solarnych nawet stosunkowo niewielkie straty w produkcji energii elektrycznej mogą mieć z czasem wpływ finansowy. System dachowy o mocy 1 MWp z założonym rocznym uzyskiem 1000 MWh, na przykład, straciłby 30 MWh, jeśli zabrudzenie zmniejszyłoby jego wydajność o 3%. Przy wartości energii elektrycznej wynoszącej 0,15 EUR za kWh oznaczałoby to 4500 EUR straty wartości energii elektrycznej rocznie.

Operatorzy mogą odzyskać część tej energii elektrycznej poprzez czyszczenie, ale praca ta wiąże się z kosztami. Dostęp do dużych komercyjnych dachów może być szczególnie kosztowny. Zabrudzenia wpływają zatem na ekonomikę projektu na dwa sposoby: przez utratę produkcji i koszty utrzymania modułów w czystości. Oba czynniki wpływają na wyrównany koszt energii (LCOE) przez cały okres eksploatacji instalacji.
Pokazuje to również rosnące znaczenie specjalistycznych modułów solarnych, które reagują na specyficzne warunki środowiskowe i operacyjne. LONGi Hi-MO X10 Guardian Anti-Dust jest jednym z takich przykładów, ponieważ jego rama pomaga deszczowi zmywać brud, a technologia tylnego styku ogranicza straty mocy spowodowane częściowym zacienieniem.

Więcej informacji o technologii i jej specyfikacjach technicznych można znaleźć na stronie LONGi Anti-Dust.