유럽 연구팀은 오만의 태양광 모듈에 모래와 먼지 오염이 미치는 영향을 조사했습니다. 그들은 다양한 계절, 월, 기울기 각도에서 60개의 샘플을 수집했습니다.
Imperial College London과 Karlsruhe Institute of Technology의 과학자들은 오만의 태양광 모듈 유리 표면에 모래와 먼지 오염이 미치는 영향을 조사했습니다. 오만의 절반은 사막이다.
그들은 모래와 먼지 오염이 광전지 패널의 광학 및 전력 성능에 미치는 영향을 연구했습니다. 연구 공동저자인 크리스토스 마르키데스(Christos Markides)는 기자들에게 "우리는 먼지 오염에 대한 경제적 분석도 실시했지만 아직 발표되지 않았습니다. 결과는 경제적 손실이 특정 위치에 크게 의존한다는 것을 보여줍니다."라고 말했습니다.
이번 연구는 오만의 수도 무스카트에 있는 하수 처리장에서 수집된 60개의 샘플을 기반으로 했습니다.
논문에서는 다음과 같이 설명합니다. "먼지 오염 손실이 과대/과소평가될 수 있기 때문에 실제 태양광 발전 설비의 발전량을 추정하는 것은 여전히 어려운 일입니다. 먼지 오염 손실은 입자 크기, 모양 및 관련 스펙트럼에 크게 좌우되며, 이는 태양광발전 성능에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 이 논문에서 우리는 결과적인 손실을 고려하면서 상세한 특성화 기술을 적용하여 모래와 먼지 오염에 대한 광범위한 야외 실험 테스트 캠페인의 결과를 제시합니다.
최근 Renewable Energy 저널에 게재된 "유리 표면 오염의 특성화 및 광학 및 태양광 발전 성능에 미치는 영향"이라는 논문에서 Markides와 동료들은 테스트 샘플이 철 유리 테스트 조각으로 제작되었다고 설명합니다. 태양광 산업에서 이러한 쿠폰은 광전지 모듈의 최상층을 캡슐화하는 데 자주 사용됩니다. 그들은 우기와 건기를 구별하기 위해 2021년 매월 말에 유리 샘플을 수집했습니다. 연구진은 각 수집 기간 동안 0도, 23도, 45도, 90도의 경사각에서 4개의 샘플을 수집했습니다.
그런 다음 빛 투과율 테스트를 위해 샘플을 런던으로 보냈습니다. 분석에 따르면 수평 시료의 상대 투과율은 우기에는 65%, 건기에는 68%, 연중 64% 감소하는 것으로 나타났습니다.
연구팀은 “비교해 수직 시험편의 상대투과도는 각각 34%, 19%, 31% 감소했다”며 “3가지 다른 기울기에서 습식 시험편, 건식 시험편, 1년 시험편의 평균을 측정했다”고 덧붙였다. 각도 상대투과율이 각각 44%, 49%, 42% 감소합니다."
이러한 결과를 바탕으로 연구진은 표준 테스트 조건, 즉 복사 강도 1000W/m2 및 온도 25℃에서 단결정 PV 모듈의 예상 전력 손실을 계산했습니다.
그들은 다음과 같이 덧붙였습니다. "우기, 건기 및 연중 수평 샘플을 사용하여 측정한 상대 투과율 감소는 각각 예측된 발전 상대 감소의 67%, 70% 및 66%에 해당합니다. 로컬 경사각 23°에서 추정됩니다. 도, 월별 상대 투과율 손실은 약 30%이며, 이는 매달 연구 현장에서 등가 상대 광전지 전력이 약 30% 감소하는 결과를 가져옵니다."
그런 다음 과학자들은 X선과 전자현미경을 사용하여 토양 입자의 특성을 분석했습니다. 모든 유리 샘플은 같은 장소에서 채취되었기 때문에 과학자들은 그들의 먼지가 정확히 동일한 재료 특성을 가지고 있다고 가정했습니다. 따라서 그들은 우기와 건기 및 연중 내내 수평 유리 표본만 분석했습니다.
이들은 “X선 회절(XRD) 결과 연중 모래 및 먼지 오염 시험편에는 실리카, 탄산칼슘, 탄산마그네슘칼슘, 이산화티타늄, 탄화철, 규산알루미늄 등 다양한 미네랄이 포함되어 있는 것으로 나타났다”고 강조했다. 원소 분포 그림은 XRD 분석에 의해 보고된 화합물을 강조합니다. 가장 지배적인 원소는 실리콘(Si)이고 나머지 원소에는 탄소(C), 산소(O), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 칼슘(Ca)과 철(Fe)입니다."
연구진은 또한 건기 샘플이 우기 샘플보다 PM10 입자가 더 많다는 사실을 발견했습니다. PM10은 직경이 10미크론 미만인 흡입 가능한 입자상 물질입니다. "이 연구는 또한 주기적인 강우가 축적된 큰 입자를 자연적으로 씻어낼 수 있지만 작은 입자는 씻어낼 수 없다는 것을 보여줍니다."라고 그들은 논문에서 설명합니다.