Perché i tuoi pannelli solari odiano il detersivo per i piatti: un'immersione tecnica approfondita nella chimica della pulizia

La pulizia dei pannelli solari del sistema fotovoltaico generalmente sembra molto semplice per molti proprietari di pannelli solari a causa dell'apparente ragionamento che sta dietro. I pannelli sporchi generalmente producono più energia rispetto ai pannelli puliti semplicemente perché hanno meno sporco e quindi producono meno energia rispetto alla loro condizione originale prima di sporcarsi, quindi pulirli utilizzando un comune detergente domestico come il detersivo per i piatti dovrebbe riportare i pannelli ai livelli di prestazione originali. Tuttavia, una ricerca condotta presso l’Università di Turku, in Finlandia, è giunta a una conclusione inaspettata riguardo al prodotto a cui la maggior parte delle persone si rivolge istintivamente dopo aver pulito i propri pannelli solari; il detersivo per i piatti può effettivamente fare esattamente l'opposto di ciò che desideri ottenere e così facendo può peggiorare ulteriormente il risultato.

Questa scoperta è importante oltre ad essere una semplice nota a piè di pagina; servirà come una lezione importante per coloro che manterranno i propri impianti fotovoltaici in futuro. Nello specifico, questa scoperta illustra come deve essere compresa l’interazione tra la fisica della luce e la chimica della superficie per mantenere correttamente qualsiasi materiale del sistema fotovoltaico.

Il rivestimento dei pannelli solari ha un ruolo molto importante in quanto impedisce alla luce solare di essere riflessa dalle superfici del pannello; senza il rivestimento circa il 4% della luce incidente verrebbe riflessa dalla superficie del pannello; pertanto, senza il rivestimento, ci sarebbe una sostanziale perdita di fotoni che potrebbero essere convertiti in corrente elettrica dalle celle solari. Il rivestimento è molto sottile (spesso misurato in nanometri) e la sua capacità ottica rimarrà intatta solo se le superfici del pannello saranno mantenute ad uno standard molto preciso.

Quando aggiungi il sapone a questa equazione, non stai semplicemente aggiungendo sapone all'acqua e al sapone. Stai creando una soluzione complessa di tensioattivi, sgrassanti, fragranze, conservanti e spesso cloruro di sodio (sale) come addensante. Sebbene questi materiali funzionino bene per sciogliere i grassi sui piatti, quando vengono utilizzati su una superficie anti-riflesso artificiale, può verificarsi un'interazione molto più complessa.

I ricercatori Julianna Varjopuro e Kati Miettunen dell'Università di Turku hanno condotto una serie di test su campioni di vetro fotovoltaico in uno studio finlandese. I ricercatori hanno confrontato il detersivo per i piatti con una varietà di altri prodotti per la pulizia tra cui etanolo, acetone, isopropanolo, un detergente speciale realizzato appositamente per la pulizia dei pannelli solari e un comune detergente per vetri. Sono stati utilizzati due diversi metodi di prova; la prima prevedeva la pulizia dei campioni immergendoli nei vari detergenti per un lungo periodo di tempo; il secondo prevedeva la crescita di alghe sulla superficie del vetro per replicare le condizioni di pulizia reali. La luce proveniente da un ampio numero di gamme di lunghezze d'onda è stata misurata utilizzando uno spettrofotometro per vedere quanta luce veniva trasmessa dopo ciascun metodo di pulizia. I risultati sono stati chiari-.

Sul vetro pulito, la maggior parte dei prodotti ha mantenuto o leggermente migliorato la trasmissione della luce. Il detersivo per i piatti, tuttavia, ha ridotto la trasmissione di circa l’1%. Sui vetri sporchi di alghe e poi puliti, la disparità si è ampliata: il detersivo per i piatti ha lasciato una perdita di trasmissione persistente di quasi il 4% rispetto alle superfici adeguatamente pulite. Ciò si traduce direttamente in produzione di elettricità-una riduzione del 3–4% del rendimento energetico, semplicemente a causa dell'utilizzo del detersivo sbagliato.

Fondamentalmente, l'analisi microscopica ha rivelato che il rivestimento anti- stesso non era fisicamente degradato o inciso. Il problema non era un danno permanente ma un residuo persistente. Il detersivo per i piatti lasciava una pellicola che, sebbene invisibile a occhio nudo, era sufficiente ad alterare le proprietà ottiche del vetro. Anche un accurato risciacquo non è riuscito a ripristinare completamente i livelli di trasmissione originali.

Perché il detersivo per i piatti si comporta diversamente dagli altri detergenti? La risposta sta nella sua formulazione chimica. I detersivi per i piatti sono progettati per aderire alle superfici-ecco perché rimuovono efficacemente il grasso dai piatti ma richiedono anche un risciacquo accurato. Spesso contengono tensioattivi che lasciano un film idrofilo o idrofobo a seconda della formula.

Quando applicati al vetro anti-riflesso, questi residui riempiono i pori microscopici del rivestimento o creano una pellicola uniforme che modifica l'indice di rifrazione sulla superficie. Il rivestimento anti-riflesso funziona creando una transizione graduale dell'indice di rifrazione tra l'aria e il vetro. Qualsiasi materiale estraneo depositato su di esso interrompe questo gradiente, ripristinando efficacemente le perdite di riflessione che il rivestimento è stato progettato per eliminare.

A differenza dell'alcool isopropilico e dei detergenti per vetri professionali, anche l'etanolo e l'acetone sono molto efficaci, ma è necessario usarli con cautela a causa del loro potenziale di causare reazioni chimiche con i materiali di cornice o di sigillatura. Questo studio ha dimostrato che tutti questi detergenti volatili e prodotti appositamente-destinati alla pulizia del fotovoltaico non hanno danneggiato le prestazioni ottiche.

Come risultato di questi risultati, ecco alcune raccomandazioni per il proprietario dell’impianto fotovoltaico residenziale e commerciale:

Evitare del tutto l'uso del detersivo per i piatti.Sebbene i pannelli solari possano apparire puliti dopo-l'uso con il detersivo per i piatti, il sapone lascia un residuo invisibile, che continuerà a inibire le prestazioni finché non verrà rimosso naturalmente dagli agenti atmosferici (pioggia, raggi UV ed esposizione al vento). In alcune aree del mondo con precipitazioni minime, come la parte sud-occidentale degli Stati Uniti, i residui di detergente possono rimanere sui moduli fino a 6 mesi.

Utilizzare solo prodotti per la pulizia consigliati.I prodotti per la pulizia che contengono alcol isopropilico (concentrazione in genere pari al 70% o superiore) o i prodotti commercializzati specificatamente per la pulizia del vetro ma che non contengono materiali condizionanti o cerosi sono sicuri da usare. Le soluzioni-progettate appositamente per la pulizia dei pannelli solari potrebbero avere un prezzo più elevato; tuttavia, la chimica di tali prodotti è stata sviluppata specificatamente per l'uso su rivestimenti anti-riflesso.

Usa l'acqua della massima qualità possibile quando usi solo acqua.Idealmente, dovresti usare acqua deionizzata o distillata. Se si utilizza l'acqua del rubinetto per la pulizia, si lasceranno residui minerali sul modulo solare e questi residui potrebbero accumularsi nel tempo e limitare la quantità di luce trasmessa attraverso quell'area.

Considera attentamente i metodi meccanici.Sono accettabili spazzole o racle morbide; gli strumenti abrasivi possono graffiare il vetro o il rivestimento, causando danni permanenti non correlati ai prodotti chimici per la pulizia.

L'indagine finlandese supporta le indagini simultanee condotte dal Centro Fraunhofer per il fotovoltaico al silicio in Germania, che hanno entrambi dimostrato che molte delle soluzioni detergenti comunemente utilizzate causano danni a lungo-termine ai rivestimenti anti-riflesso dei pannelli solari. Collettivamente, dimostrano un crescente riconoscimento all'interno del settore del fatto che le azioni di manutenzione non avvengono nel vuoto; in quanto tali, influenzeranno la longevità delle prestazioni di un pannello solare a partire dall'installazione di un sistema.

Una perdita di efficienza del 3-4% dovuta a una pulizia impropria potrebbe non sembrare catastrofica a un osservatore casuale. Per un'installazione commerciale che genera migliaia di kilowatt-ora all'anno, tuttavia, ciò rappresenta una perdita finanziaria significativa nel tempo. Per i sistemi residenziali, può fare la differenza tra soddisfare le aspettative energetiche e chiedersi perché la produzione sembra inferiore rispetto agli impianti vicini.

La tentazione di utilizzare ciò che è già sotto il lavello della cucina è comprensibile. Ma come dimostra questa ricerca, la comodità ha un costo. La scelta del detergente giusto non richiede formazione specializzata-solo consapevolezza. E nel settore dell'energia solare, dove i margini e le prestazioni a lungo termine- contano, scelte così piccole hanno conseguenze misurabili.