Fotogalvaaniliste paneelide puhastusmasinate uuenduslikud rakendused ja tavad Saudi Araabias

Saudi Araabia, olles üks maailma rikkalikumaid päikeseenergiaressursse omavaid riike, arendab jõuliselt oma fotogalvaanilise energia tootmistööstust, et edendada energiastruktuuri ümberkujundamist. Sagedased liivatormid kõrbepiirkondades põhjustavad aga PV-paneelide pindadele tugevat tolmu kogunemist, mis vähendab oluliselt energia tootmise efektiivsust – see on peamine tegur, mis piirab päikeseelektrijaamade majanduslikku kasu. See artikkel analüüsib süstemaatiliselt PV-paneelide puhastusmasinate praegust rakendusstaatust Saudi Araabias, keskendudes sellele, kuidas Hiina tehnoloogiaettevõtete väljatöötatud intelligentsed puhastuslahendused lahendavad äärmuslike kõrbekeskkondade väljakutseid. Mitmete juhtumiuuringute kaudu demonstreeritakse nende tehnilisi eeliseid ja majanduslikku kasu. Punase mere rannikust NEOM-i linnani ja traditsioonilistest fikseeritud PV-massiividest jälgimissüsteemideni kujundavad need intelligentsed puhastusseadmed oma kõrge efektiivsuse, veesäästlike omaduste ja automatiseerimisvõimalustega ümber Saudi PV-de hooldusmudeleid, pakkudes samal ajal korratavaid tehnoloogilisi paradigmasid taastuvenergia arendamiseks kogu Lähis-Idas.

Tolmuprobleemid ja puhastusvajadused Saudi Araabia päikesepaneelide tööstuses

Saudi Araabial on erakordsed päikeseenergia ressursid, kus aastane päikesepaisteliste tundide arv ületab 3000 ja teoreetiline päikesepaneelide tootmispotentsiaal ulatub 2200 TWh/aastas, mis teeb sellest ühe paljulubavama piirkonna päikesepaneelide arendamiseks maailmas. Riikliku strateegia „Vision 2030“ ajendil kiirendab Saudi Araabia taastuvenergia kasutuselevõttu, seades 2030. aastaks eesmärgiks 58,7 GW taastuvenergia tootmisvõimsuse, millest suurema osa moodustab päikesepaneelide osakaal. Kuigi Saudi Araabia ulatuslik kõrbemaastik pakub päikeseelektrijaamadele piisavalt ruumi, tekitab see ka ainulaadseid käitamisprobleeme – tolmu kogunemine, mis viib efektiivsuse languseni.

Uuringud näitavad, et Araabia poolsaare mõnes osas võivad päikesepaneelid tolmusaaste tõttu kaotada 0,4–0,8% päevasest energiatoodangust, kusjuures tugevate liivatormide ajal võivad kaod ületada 60%. See efektiivsuse langus mõjutab otseselt päikesepaneelide jaamade majanduslikku tasuvust, mistõttu on moodulite puhastamine kõrbe päikesepaneelide hoolduse põhikomponent. Tolm mõjutab päikesepaneele kolme peamise mehhanismi kaudu: esiteks blokeerivad tolmuosakesed päikesevalgust, vähendades päikesepatareide footonite neeldumist; teiseks moodustavad tolmukihid termilisi barjääre, mis suurendavad moodulite temperatuuri ja vähendavad veelgi muundamise efektiivsust; ja kolmandaks võivad teatud tolmus sisalduvad söövitavad komponendid põhjustada pikaajalist kahju klaaspindadele ja metallraamidele.

Saudi Araabia ainulaadsed kliimatingimused süvendavad seda probleemi. Lääne-Saudi Araabia Punase mere rannikualal on lisaks tugevale tolmule ka kõrge soolsusega õhk, mis põhjustab moodulite pindadele kleepuvaid soola-tolmu segusid. Idapiirkonnas esinevad sagedased liivatormid, mis võivad lühikese aja jooksul päikesepaneelidele paksu tolmukihi sadestada. Lisaks kannatab Saudi Araabia äärmise veepuuduse all, kuna 70% joogiveest sõltub magestamisest, mistõttu on traditsioonilised käsitsipesumeetodid kulukad ja jätkusuutmatud. Need tegurid loovad pakilise nõudluse automatiseeritud ja veesäästlike päikesepaneelide puhastuslahenduste järele.

Tabel: PV-paneelide reostusomaduste võrdlus Saudi Araabia eri piirkondades

Selle tööstusharu valupunkti lahendamiseks on Saudi Araabia päikesepaneelide turg minemas käsitsi puhastamiselt üle intelligentsele automatiseeritud puhastamisele. Traditsioonilistel käsitsi meetoditel on Saudi Araabias selged piirangud: ühelt poolt muudavad kauged kõrbepiirkonnad tööjõukulud liiga kõrgeks; teiselt poolt takistab veenappus kõrgsurvepesu laialdast kasutamist. Hinnangud näitavad, et kaugemates jaamades võivad käsitsi puhastamise kulud ulatuda 12 000 dollarini MW kohta aastas, kusjuures suur veetarbimine on vastuolus Saudi Araabia vee säästmise strateegiatega. Seevastu automatiseeritud puhastusrobotid näitavad olulisi eeliseid, säästes üle 90% tööjõukuludest ja optimeerides samal ajal veekasutust puhastamise sageduse ja intensiivsuse täpse juhtimise abil.

Saudi Araabia valitsus ja erasektor tunnistavad nutikate puhastustehnoloogiate olulisust ning toetavad riiklikus taastuvenergia programmis (NREP) selgesõnaliselt automatiseeritud lahendusi. See poliitiline suund on kiirendanud puhastusrobotite kasutuselevõttu Saudi Araabia päikesepaneelide turgudel. Hiina tehnoloogiaettevõtted on oma küpsete toodete ja ulatuslike kõrberakenduste kogemustega saanud Saudi Araabia päikesepaneelide puhastusturu juhtivateks tarnijateks. Näiteks on Sungrow ökosüsteemi partner Renoglean Technology saanud Lähis-Idas üle 13 GW puhastusrobotite tellimusi, tõustes Saudi Araabias intelligentsete puhastuslahenduste turuliidriks.

Tehnoloogilise arengu seisukohast näitab Saudi Araabia päikesepaneelide puhastusturg kolme selget suundumust: esiteks on areng ühefunktsioonilisest puhastusest integreeritud toimingute suunas, kus robotid integreerivad üha enam kontrolli ja kuumade kohtade tuvastamise võimalusi; teiseks on üleminek imporditud lahendustelt kohalikele kohandustele, kus tooted on kohandatud Saudi Araabia kliimale; ja kolmandaks on areng eraldiseisvalt toimimiselt süsteemikoostööle, mis on sügavalt integreeritud jälgimissüsteemide ja nutikate käitamise ja hooldamise platvormidega. Need suundumused suunavad Saudi Araabia päikesepaneelide hooldust intelligentse ja tõhusa arengu poole, pakkudes tehnilist kindlust taastuvenergia eesmärkide saavutamiseks „Visioon 2030” raames.

PV-puhastusrobotite tehnilised omadused ja süsteemi koostis

PV-põhised intelligentsed puhastusrobotid, mis on tehnoloogilised lahendused Saudi Araabia kõrbekeskkondadele, integreerivad uuendusi masinaehituses, materjaliteaduses ja asjade interneti tehnoloogiates. Võrreldes traditsiooniliste puhastusmeetoditega on tänapäevastel robotsüsteemidel märkimisväärsed tehnilised eelised, kusjuures põhikonstruktsioonid keskenduvad neljale eesmärgile: tõhus tolmu eemaldamine, vee säästmine, intelligentne juhtimine ja töökindlus. Saudi Araabia äärmuslikus kõrbekliima tingimustes osutuvad need omadused eriti oluliseks, mõjutades otseselt pikaajalisi hoolduskulusid ja energiatootmise tulusid.

Mehaanilisest vaatenurgast jagunevad Saudi Araabia turul kasutatavad puhastusrobotid peamiselt kahte kategooriasse: rööbastel liikuvad ja iseliikuvad. Rööbastel liikuvad robotid kinnitatakse tavaliselt päikesepaneelide tugedele, saavutades täieliku pinna katmise rööbaste või kaablisüsteemide abil – ideaalne suurte maapealsete tehaste jaoks. Iseliikuvad robotid pakuvad suuremat liikuvust, sobides hajutatud katusele paigaldatavate päikesepaneelide või keerulise maastiku jaoks. Saudi Araabias laialdaselt kasutatavate kahepoolsete moodulite ja jälgimissüsteemide jaoks on juhtivad tootjad, nagu Renoglean, välja töötanud spetsiaalsed robotid, millel on ainulaadne „sillatehnoloogia“, mis võimaldab puhastussüsteemide ja jälgimismehhanismide vahelist dünaamilist koordineerimist, tagades tõhusa puhastamise isegi siis, kui massiivid muudavad nurki.

Puhastusmehhanismide põhikomponentide hulka kuuluvad pöörlevad harjad, tolmueemaldusseadmed, ajamisüsteemid ja juhtseadmed. Saudi Araabia turu nõudlus on ajendanud nende osade pidevat innovatsiooni: ülipeened ja süsinikkiust komposiitharjased eemaldavad tõhusalt kleepuva soolatolmu mooduli pindu kriimustamata; iseõlituvad laagrid ja suletud mootorid tagavad pikaajalise töökindluse liivases keskkonnas; integreeritud kõrgsurveõhupuhurid tegelevad kangekaelse mustusega, minimeerides samal ajal veekulu. Renogleani PR200 mudelil on isegi „isepuhastuv“ harjasüsteem, mis eemaldab töötamise ajal automaatselt kogunenud tolmu, säilitades ühtlase puhastustulemuse.

• Tõhus tolmu eemaldamine: puhastustõhusus >99,5%, töökiirus 15–20 meetrit minutis
• Nutikas juhtimine: toetab IoT kaugseiret, programmeeritavat puhastussagedust ja -teid
• Keskkonnakohanemine: töötemperatuuri vahemik -30 °C kuni 70 °C, IP68 kaitseklass
• Veesäästlik disain: Peamiselt keemiline puhastus, valikuline minimaalne veeudu, kasutades <10% käsitsi puhastatavast veest
• Suur ühilduvus: Kohandub ühe-/kahepoolsete moodulite, üheteljeliste jälgimisseadmete ja erinevate kinnitussüsteemidega

Ajami- ja toitesüsteemid tagavad usaldusväärse töö. Saudi Araabia rikkalik päikesepaiste pakub ideaalseid tingimusi päikeseenergial töötavatele puhastusrobotitele. Enamik mudeleid kasutab kahe toitesüsteemi, mis ühendab suure tõhususega päikesepaneele liitiumakudega, tagades töö pilvisel päeval. Märkimisväärselt on juhtivad tootjad äärmise suvise kuumusega toimetulekuks välja töötanud ainulaadsed aku soojushaldussüsteemid, mis kasutavad faasimuutusmaterjale ja aktiivset jahutust ohutu töötemperatuuri säilitamiseks, pikendades oluliselt aku eluiga. Ajamimootorite puhul eelistatakse harjadeta alalisvoolumootoreid (BLDC) nende kõrge efektiivsuse ja vähese hooldusvajaduse tõttu, mis töötavad täppisreduktoritega, et tagada piisav veojõud liivasel maastikul.

Intelligentsed juhtimissüsteemid toimivad roboti „ajuna“ ja esindavad kõige selgemat tehnoloogilist eristust. Kaasaegsetel puhastusrobotitel on tavaliselt mitu keskkonnaandurit, mis jälgivad tolmu kogunemist, ilmastikutingimusi ja mooduli temperatuuri reaalajas. Tehisintellekti algoritmid kohandavad nende andmete põhjal dünaamiliselt puhastusstrateegiaid, lülitudes plaanipäraselt puhastuselt nõudmisel toimuvale puhastusele. Näiteks intensiivistatakse puhastust enne liivatorme, pikendades samal ajal intervalle pärast vihma. Renogleani „pilvesuhtluse juhtimissüsteem“ toetab ka tehase tasemel mitme roboti koordineerimist, vältides puhastustegevusest tingitud tarbetuid energiatootmise katkestusi. Need intelligentsed funktsioonid võimaldavad puhastusrobotitel säilitada optimaalse jõudluse hoolimata Saudi Araabia muutlikust kliimast.

Saudi Araabia olude jaoks on optimeeritud ka kommunikatsiooni ja andmehalduse võrguarhitektuur. Arvestades paljude suurte päikeseelektrijaamade kaugeid kõrbeasukohti ja kehva infrastruktuuri, kasutavad puhastusrobotite süsteemid hübriidvõrku: lühiulatus LoRa või Zigbee võrgu kaudu, pikaulatus 4G/satelliidi kaudu. Andmete turvalisuse tagamiseks toetavad süsteemid kohalikku krüpteeritud salvestust ja pilve varundamist, mis vastab Saudi Araabia üha rangematele andmekaitse-eeskirjadele. Operaatorid saavad kõiki roboteid reaalajas jälgida mobiilirakenduste või veebiplatvormide kaudu, saada veateateid ja parameetreid eemalt reguleerida, parandades oluliselt haldamise efektiivsust.

Vastupidavuse tagamiseks on puhastusrobotid spetsiaalselt optimeeritud Saudi Araabia kõrge temperatuuri, niiskuse ja soolasisaldusega keskkondade jaoks alates materjalivalikust kuni pinnatöötluseni. Alumiiniumsulamist raamid on anodeeritud, kriitilised ühendused on valmistatud roostevabast terasest, et kaitsta neid Punase mere ranniku soolakorrosiooni eest; kõik elektroonikakomponendid vastavad tööstuskaitse standarditele ja pakuvad suurepärast tihendust liiva sissetungimise vastu; spetsiaalselt valmistatud kummist roomikud või rehvid säilitavad elastsuse äärmuslikus kuumuses, hoides ära materjali vananemise kõrbe temperatuurikõikumiste tõttu. Need konstruktsioonid võimaldavad puhastusrobotitel saavutada karmides Saudi tingimustes keskmise riketevahelise aja (MTBF) üle 10 000 tunni, vähendades oluliselt elutsükli hoolduskulusid.

Päikesepaneelide puhastusrobotite edukas rakendamine Saudi Araabias tugineb ka lokaliseeritud teenindussüsteemidele. Juhtivad tootjad, näiteks Renoglean, on Saudi Araabias loonud varuosade laod ja tehnilise koolituse keskused, arendades välja kohalikke hooldusmeeskondi kiireks reageerimiseks. Saudi Araabia kultuuritavade arvestamiseks on liidesed ja dokumentatsioon saadaval araabia keeles ning hooldusgraafikud on optimeeritud islami pühade jaoks. See sügav lokaliseerimisstrateegia mitte ainult ei suurenda klientide rahulolu, vaid loob ka kindla aluse Hiina intelligentsete puhastustehnoloogiate edasiseks laienemiseks Lähis-Ida turgudel.

Tehisintellekti ja asjade interneti arenguga arenevad päikesepaneelide puhastusrobotid lihtsatest puhastusvahenditest nutikateks käitamise ja hooldamise sõlmedeks. Uue põlvkonna tooted integreerivad nüüd diagnostikaseadmeid, nagu termokaamerad ja IV-kõvera skannerid, mis teostavad puhastamise ajal komponentide tervisekontrolli; masinõppe algoritmid analüüsivad pikaajalisi puhastusandmeid, et ennustada tolmu kogunemise mustreid ja moodulite jõudluse halvenemist. Need laiendatud funktsioonid suurendavad puhastusrobotite rolli Saudi Araabia päikesepaneelide elektrijaamades, muutes need järk-järgult kulukeskustest väärtuse loojateks, mis pakuvad elektrijaamade investoritele lisatulu.

Intelligentse puhastuse rakenduse juhtum Punase mere ranniku päikeseelektrijaamas

400 MW võimsusega Punase mere päikesepaneelide projekt, mis oli Saudi Araabia varajane suuremahuline päikeseelektrijaam, seisis silmitsi piirkonnale tüüpiliste kõrge soolsuse ja kõrge õhuniiskusega seotud probleemidega, saades Hiina intelligentse puhastustehnoloogia maamärgiks Saudi Araabias. ACWA Poweri väljatöötatud projekt on Saudi Araabia taastuvenergia plaanide „Vision 2030” võtmekomponent. Selle asukohta iseloomustavad äärmiselt ainulaadsed kliimatingimused: aasta keskmine temperatuur ületab 30 °C, suhteline õhuniiskus ületab pidevalt 60% ja soolarikas õhk moodustab päikesepaneelidele kergesti kangekaelseid soolatolmu kooruseid – tingimused, kus traditsioonilised puhastusmeetodid osutuvad ebaefektiivseteks ja kulukateks.

Nendele väljakutsetele reageerides võeti projektis lõpuks kasutusele Renogleani kohandatud puhastuslahendus, mis põhines PR-seeria päikesepaneelide puhastusrobotitel ja mis hõlmas mitmeid tehnoloogilisi uuendusi spetsiaalselt kõrge soolasisaldusega keskkondade jaoks: korrosioonikindlad titaanisulamist raamid ja suletud laagrid hoiavad ära soolakahjustuste tekkimise kriitilistes komponentides; spetsiaalselt töödeldud harjakiud hoiavad ära soolaosakeste adsorptsiooni ja teisese saastumise puhastamise ajal; juhtimissüsteemidele lisati niiskusandurid, et optimaalsete tulemuste saavutamiseks kõrge õhuniiskuse korral automaatselt puhastusintensiivsust reguleerida. Märkimisväärne on see, et projekti puhastusrobotid said ülemaailmse päikesepaneelide tööstuse kõrgeima korrosioonivastase sertifikaadi, mis oli tol ajal Lähis-Ida tehniliselt kõige arenenum puhastuslahendus.

Punase mere projekti puhastussüsteemi kasutuselevõtt näitas erakordset insenerlikku kohanemisvõimet. Pehmed rannikuvundamendid põhjustasid mõnel massiivi kinnituskohal ebaühtlast vajumist, mille tulemuseks olid rööbaste tasapinna hälbed kuni ±15 cm. Renogleani tehniline meeskond töötas välja adaptiivsed vedrustussüsteemid, mis võimaldasid puhastusrobotitel nende kõrguserinevuste korral sujuvalt töötada, tagades, et puhastusala ulatus ei muutuks maastikust. Süsteem võttis kasutusele ka modulaarse disaini, kus üksikud robotiüksused katsid umbes 100-meetriseid massiivi sektsioone – seadmed said töötada iseseisvalt või koordineerida tegevust keskjuhtimise kaudu, et tagada kogu tehase tõhus haldamine. See paindlik arhitektuur hõlbustas oluliselt edasist laienemist, võimaldades puhastussüsteemi võimsuse kasvu koos tehase võimsusega.

Palun võtke ühendust ettevõttega Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Ettevõtte veebisait:www.hondetechco.com

Tel: +86-15210548582