ユーティリティスケールソーラーでの氷、除雪のための疎氷性表面

米国の研究者は、摂氏-35度までの広範囲の氷点下の温度で、実用規模の太陽光発電所で雪と氷を繰り返し受動的に放出できると主張するコーティングシステムを開発しました。

“いくつかの追加テストがあれば、私たちの技術は実際のソーラー設備にすぐに適用できます。” 研究に対応する著者であるAnishTutejaは、PVマガジンに語った。“私たちは、コーティングが屋外のソーラーパネルで数年間テストされる、より拡張された実験をすぐに行うことを計画しています。”

50μmコーティングは、非常に低い氷の界面接着性と靭性の両方を示す光学的に透明な表面で構成されています。 これは、中鎖トリグリセリド（MCT）オイルの重量含有量が60wt％の溶液を使用して、それぞれMC2およびMC6として知られる2つの一般的な工業用ポリマーポリ塩化ビニルを可塑化することによって製造されました。

2つのソリューションは、2019年と2020年の冬に、フェアバンクスのアラスカの電力会社が運用するグリッド接続PVシステムで2x1mの72セルパネルのサブセットでテストされました。設置の傾斜角度は、容易にするために45度に設定されました。雪が降り、実験に使用した16個のモジュールすべてにマイクロインバーターが装備されていました。 MC2とMC6の両方のソリューションが、モジュールの表面ガラスと構造フレームに適用されました。

パネルは横向きに4つ上に設置され、コーティングされたパネルを含む各列は、コーティングされていないパネルをホストする列によって分離されていました。“除雪に関するデータは、各アレイに垂直に配置され、実験パネルの全アレイをキャプチャするのに十分な視野を備えた研究用カメラによって収集されました。” 科学者たちは説明した。“ほんの数分で、MC2とMC6の両方のカラムは、コーティングされていないコントロールカラムと比較して、加速された除雪を示し、MC2とMC6 [コーティングされたパネル]でそれぞれ約61％と約32％の積雪量が減少しました。”

対照的に、コーティングされていないパネルは、テスト期間中、雪と氷で完全に覆われたままであり、ほとんどゼロの電力を生成することができました。 非常に限られた速度の風が記録されたため、テスト中の風による除雪は最小限でした。

科学者たちは、MC2ソリューションが最高のパフォーマンスを達成し、平均積雪面積が27.7％に過ぎないのに対し、MC6ソリューションは平均45.4％を達成できることを発見しました。 後者は機械的強度が低いことがわかり、これもパネルに層間剥離をもたらしました。 前者は、77日間の実験にわたってその性能と安定性を維持しました。

科学者たちは、コーティング技術がさまざまな種類の雪や氷を落とすことができることを強調し、建物に統合されたPVにも適用できると述べました。“材料費はかなり低いと予想されますが、” TutejaはPVマガジンに語った。“私はそれらを1平方フィートあたり1ドル未満と見積もっています。”

この新しい技術は、Advanced Materials Technologiesに掲載された、低界面靭性の疎氷性表面を使用したフィールド内ソーラーアレイからの大規模な除雪の促進に関する論文で提案されています。 研究グループは、ミシガン大学、アラスカ大学、および米国エネルギー省&＃39;のサンディア国立研究所の科学者で構成されています。