Czym i jak czyścić panele fotowoltaiczne? Komercyjne instalacje i farmy fotowoltaiczne

Panele fotowoltaiczne są niezwykle wytrzymałe i odporne na czynniki zewnętrzne. Jednak w przypadku dużych instalacji lub farm fotowoltaicznych czyszczenie i mycie paneli PV może okazać się konieczne, by nie spadała ich wydajność. Kiedy myć panele fotowoltaiczne? Jakie są urządzenia do czyszczenia paneli w farmach fotowoltaicznych?

Spis treści

1. Jakie zanieczyszczenia mogą zaszkodzić wydajności paneli fotowoltaicznych?
2. Jak często trzeba myć panele? Kiedy najlepiej czyścić panele PV?
3. Czym myć panele fotowoltaiczne? Czy zwykła woda wystarczy?
4. Urządzenia do czyszczenia paneli PV. Ręcznie czy automatycznie?
5. O czym pamiętać podczas mycia paneli fotowoltaicznych?

Komercyjne instalacje fotowoltaiczne, duże farmy fotowoltaiczne osiągają duże moce przekraczające 50 kWp. Zazwyczaj są one zamontowane na dachach lub gruncie. Tak duże instalacje to wiele metrów kwadratowych powierzchni, która może wymagać dokładnego mycia. Do tego poza odpowiednio przygotowaną wodą potrzebne są także specjalne urządzenia, dzięki którym czyszczenie kilkudziesięciu czy nawet kilkuset paneli fotowoltaicznych przebiegnie sprawnie i skutecznie.

Jakie zanieczyszczenia mogą zaszkodzić wydajności paneli fotowoltaicznych?

Zanieczyszczenia dłużej zalegające na panelach pogarszają efektywność instalacji – badania prowadzone w różnych częściach świata wskazują, że po trzech latach eksploatacji spadek wydajności może wynieść nawet do 13–15%. Najbardziej narażone na silne zabrudzenie są farmy fotowoltaiczne zlokalizowane w pobliżu obiektów przemysłowych, portów morskich, na terenach silnie zapylonych, zanieczyszczonych, a nawet w pobliżu lasów i pól uprawnych. Na powierzchni paneli słonecznych można zaobserwować różnego typu zabrudzenia, np. pyłki i liście, piasek, ptasie odchody, mchy, glony, algi i porosty bądź osady związane ze smogiem. Panele zazwyczaj ustawione są pod takim kątem, który pozwala na swobodne spływanie zanieczyszczeń w czasie opadów deszczu, zsuwanie się topniejącego śniegu i opadłych liści. Niektórzy producenci oferują moduły fotowoltaiczne z dodatkową nanopowłoką, która wspomaga naturalny proces czyszczenia paneli i zapobiega przywieraniu zabrudzeń do powierzchni.

Zalegające przez lata coraz grubsze warstwy osadów różnego pochodzenia mogą jednak – mimo odpowiednich powłok, którymi pokryte są moduły PV – doprowadzić do uszkodzeń w modułach PV i obniżenia wydajności. Dlatego instalacje fotowoltaiczne znajdujące się w rejonach suchych lub tam, gdzie występują długie okresy bez opadów, mogą wymagać częstszego czyszczenia.

Jak często trzeba myć panele? Kiedy najlepiej czyścić panele PV?

Niektórzy producenci paneli fotowoltaicznych wymagają, aby mycie paneli – zwłaszcza w przypadku dużych farm – było wykonywane przez profesjonalistów. Zaleca się czyszczenie fotowoltaiki raz lub dwa razy w roku, najlepiej jesienią, a potem wiosną. Jeśli panele nie są narażone na duże zanieczyszczenia, można to robić rzadziej.

Tu warto pamiętać, żeby unikać mycia paneli PV w południe przy wysokiej temperaturze i intensywnym słońcu, ponieważ nagłe schłodzenie nagrzanej powierzchni modułów może doprowadzić do szoku termicznego, a w konsekwencji – do uszkodzenia instalacji.

Czym myć panele fotowoltaiczne? Czy zwykła woda wystarczy?

Mycie paneli fotowoltaicznych zwykłą wodą z sieci wodociągowej bądź studni nie jest zbyt dobrym rozwiązaniem – może zawierać związki, które później po wyschnięciu paneli mogą osadzać się na ich powierzchni. Panele fotowoltaiczne należy czyścić wodą demineralizowaną i destylowaną – wówczas nie pozostaną na nich smugi lub zacieki. Do uzyskania wody demineralizowanej najczęściej wykorzystuje się metodę odwróconej osmozy, która zapewnia skuteczność czyszczenia do 98%. Wodę poddaje się cyklowi czterostopniowej filtracji: wstępnej, dwukrotnej przez filtry membranowe oraz dodatkowej z użyciem filtra z granulatem żywicznym. Jeszcze skuteczniejsze (do 99,9%) jest tzw. czyszczenie jonowo-kationowe, w którym dodatkowo stosuje się specjalny filtr żywiczny ze złożem mieszanym. Takie rozwiązanie jest polecane tam, gdzie nie ma dostępu do wody pod ciśnieniem.

Trzeba pamiętać, że system odwróconej osmozy zużywa więcej wody (30–40% w porównaniu do filtrów jonowymiennych (żywicznych)), a zużytą wodę trzeba odprowadzić, tak by nie zalegała np. na płaskim dachu hali.

Do mycia paneli można również użyć specjalnych środków (niektóre stosuje się osobno, inne dodaje do wody) przeznaczonych do usuwania różnego typu zabrudzeń z paneli fotowoltaicznych. Ciekawą opcją są urządzenia czyszczące z funkcją podgrzewania wody, którą myte są panele PV.

Przeczytaj także: 

• Perowskitowe ogniwa fotowoltaiczne - jakie mają zastosowanie? Czy zastąpią obecne ogniwa fotowoltaiczne?
• Nowe rozporządzenie dotyczące f-gazów - jakie będą jego konsekwencje?
• Jakie są dotacje na magazyny energii w 2024? Jak uzyskać dofinansowanie?

Urządzenia do czyszczenia paneli PV. Ręcznie czy automatycznie?

Czyszczenie paneli fotowoltaicznych w dużych instalacjach zlokalizowanych na wielkopowierzchniowych dachach lub elewacjach, zwykle wymaga użycia odpowiedniego sprzętu. Kluczowym elementem jest urządzenie niskociśnieniowe działające z filtrami odwróconej osmozy lub innymi urządzeniami produkującymi wodę demineralizowaną konieczną do właściwego czyszczenia. Wygodnym rozwiązaniem są specjalne mobilne zestawy wyposażone w nylonowe gąbki lub szczotki myjące – stałe lub obrotowe – umieszczone na wysięgnikach bądź lekkich tzw. lancach teleskopowych, których zasięg umożliwia dotarcie nawet do trudno dostępnych powierzchni paneli, niektóre nawet na wysokość do 21 m. Pozwala to przede wszystkim na bezpieczną i dokładną pracę bez użycia drabiny, rusztowania bądź podnośnika.

Wśród dostępnych urządzeń do mycia i czyszczenia paneli fotowoltaicznych na farmach i w dużych instalacjach PV wyróżnia się kilka rozwiązań, m.in.:

• urządzenia wysokociśnieniowe, które można wykorzystać do napędzania specjalnej głowicy czyszczącej wodą podawaną pod niskim ciśnieniem; głowica ma szerokość roboczą 80 cm, a panele myją dwie przeciwbieżne obracające się szczotki; obsługę ułatwia teleskopowa lanca; takie urządzenia mają również funkcję podgrzewania i zmiękczania wody;
• maszyna wyposażona w system filtrowania wody, funkcję podgrzewania wody, podajnik detergentu, a także wbudowany zbiornik na wodę o pojemności 1600 l, który wystarcza na umycie farmy fotowoltaicznej (do 1 MW); zużycie wody może regulować operator maszyny przez dobór zakresu podawania wody w zależności od warunków atmosferycznych oraz poziomu zabrudzenia paneli; maszyna umożliwia jednoczesną pracę dwóch operatorów;
• pojazdy z silnikiem o mocy 120 KM, napędem na cztery koła, wyposażone w podnośnik (o udźwigu 1800 kg), zbiornik na wodę, czujniki i kamery; można do nich podłączyć sterowane z kabiny pojazdu specjalne duże ramiona myjące z zasilaniem hydraulicznym i systemem natryskowym, wyposażone np. w specjalną szczotkę o szerokości 5 m; to rozwiązanie dość kosztowne, ale szybkie i wydajne – nawet do 20 000 m2/h.

Do mycia bardzo dużych powierzchni farm fotowoltaicznych często stosuje się zautomatyzowane systemy czyszczenia:

• samobieżne, automatyczne urządzenia, które same poruszają się po panelach i je myją; muszą być jednak przenoszone i umieszczane na panelach przez operatora;
• tzw. prętowe, to moduły – zwykle z profili aluminiowych – montowane na stałe na rzędach paneli fotowoltaicznych; urządzenia te są wyposażone w szczotki obrotowe i dysze wodne, mogą umyć np. do 500 m2/h; w zależności od potrzeby przesuwają się na specjalnych szynach (często wykorzystując moment kiedy pada) – o tym kiedy i które panele lub rzędy paneli potrzebują umycia, decyduje algorytm zintegrowany z programem zarządzającym SCADA; ponadto oprogramowanie umożliwia zbieranie danych – robot pobiera zabrudzenia i często analizuje je w czasie bieżącym albo dobiera odpowiednie stężenie środka myjącego panele fotowoltaiczne; wśród tego typu urządzeń są też takie, które poza myciem wodą, wykorzystują tzw. przedmuch oraz ultradźwięki.

Na świecie pojawiają się również metody mycia paneli fotowoltaicznych „na sucho” – bez użycia wody, co jest szczególnie istotne w przypadku obsługi farm fotowoltaicznych zlokalizowanych na terenach z utrudnionym dostępem do wody. Są to m.in.:

• nowatorski, lekki, w pełni autonomiczny bot do suchego czyszczenia modułów fotowoltaicznych; wyposażony w szczotki z opatentowanym włosiem odpornym na promieniowanie UV, niepowodującym ścierania powierzchni modułów PV; modułowa konstrukcja pozwala na pracę bota z niemal każdym rodzajem systemów wsporczych modułów fotowoltaicznych, w różnych miejscem montażu i niemal w dowolnych warunkach klimatycznych;
• bezwodna automatyczna i bezdotykowa metoda czyszczenia modułów z kurzu i pyłu; według naukowców, którzy ją opracowali, wymaga jedynie elektrody (np. w postaci metalowego prętu), która przemieszczając się nad powierzchnią modułu wytwarza pole elektryczne, które ładuje elektrostatycznie cząstki kurzu i pyłu; przeciwny ładunek przyłożony do przezroczystej warstwy przewodzącej o grubości tylko kilku nanometrów, osadzonej na module, odpycha zanieczyszczenia; obliczając właściwe napięcie działania, twórcy tej metody byli w stanie znaleźć zakres napięcia wystarczający do pokonania siły grawitacji i przyczepności oraz spowodowanie unoszenia się kurzu i pyłu;
• urządzenie do odprowadzanie wody i pyłu z powierzchni modułu PV – ma postać klipsa, który przymocowany do ramy modułu; nie zastąpi czyszczenia szczotkami, ale usunie stojącą wodę deszczową lub powstałą w wyniku kondensacji pary wodnej zgromadzonej przy ramach modułów fotowoltaicznych wodę i mniejsze cząsteczki kurzu.

Warto też wspomnieć o możliwości wykorzystania dronów nie tylko do inspekcji stanu paneli fotowoltaicznych, lecz także po wyposażeniu w odpowiedni sprzęt do ich czyszczenia. Takie rozwiązanie – zwłaszcza na rozległych farmach fotowoltaicznych – pozwala szybko ocenić, które panele wymagają czyszczenia oraz umyć panele nawet w trudno dostępnych miejscach.

W przypadku instalacji fotowoltaicznych od 50 kW takie obloty i inspekcje z drona, a także mycie paneli zazwyczaj wliczone są w koszty abonamentowej obsługi producenta bądź wykonawcy instalacji. 

Koszty samego mycia i czyszczenia paneli fotowoltaicznych w dużych instalacjach i farmach PV zazwyczaj wycenia się indywidualnie. Zależą one m.in. od: lokalizacji, łącznej powierzchni modułów, wysokości budynku, rodzaju dachu/elewacji, dostępu do wody i prądu w miejscu czyszczenia, dostępu do mytej powierzchni oraz stopnia zabrudzenia modułów.

O czym pamiętać podczas mycia paneli fotowoltaicznych?

• Bezpieczeństwo

W przypadku mycia dużych instalacji fotowoltaicznych umieszczonych na dachu, np. hali przemysłowej, należy zachować szczególną ostrożność i stosować odpowiednie zabezpieczenia, jak uprzęże, szelki czy liny zabezpieczające. Czyszczenie i mycie paneli na dachu powinna wykonywać osoba z uprawnieniami do prac na wysokości.

Wszystkie urządzenia używane do czyszczenia instalacji fotowoltaicznej powinny być odpowiednio zaizolowane. Przed rozpoczęciem czyszczenia fotowoltaiki należy wyłączyć instalację.

• Warunki atmosferyczne

Czyszczenie paneli PV powinno odbywać się w pochmurny dzień, wcześnie rano lub późnym wieczorem. Pozwoli to uniknąć szoku termicznego i ryzyka uszkodzenia rozgrzanych paneli w kontakcie z zimną wodą. Rozwiązaniem tego problemu może być zastosowanie urządzenia z funkcją podgrzewania wody (woda i panele podczas mycia powinny mieć zbliżoną temperaturę). Ponadto, nie należy myć modułów podczas silnego wiatru, ulewnego deszczu lub śniegu.

Dorota Czernek