Иновативни апликации и практики на машини за чистење на фотоволтаични панели во Саудиска Арабија

Како една од земјите со најизвонредни ресурси на сончева енергија во светот, Саудиска Арабија енергично ја развива својата индустрија за производство на фотоволтаична енергија за да ја поттикне трансформацијата на енергетската структура. Сепак, честите песочни бури во пустинските региони предизвикуваат сериозно акумулирање на прашина на површините на фотоволтаичните панели, значително намалувајќи ја ефикасноста на производството на енергија - клучен фактор што ги ограничува економските придобивки од соларните електрани. Оваа статија систематски ја анализира моменталната состојба на примена на машините за чистење на фотоволтаични панели во Саудиска Арабија, фокусирајќи се на тоа како интелигентните решенија за чистење развиени од кинеските технолошки компании се справуваат со предизвиците на екстремните пустински средини. Преку повеќе студии на случај, се демонстрираат нивните технички предности и економски придобивки. Од брегот на Црвеното Море до градот NEOM, и од традиционалните фиксни фотоволтаични низи до системи за следење, овие интелигентни уреди за чистење ги преобликуваат саудиските модели за одржување на фотоволтаичните панели со нивната висока ефикасност, карактеристики за заштеда на вода и можности за автоматизација, додека обезбедуваат репликативни технолошки парадигми за развој на обновлива енергија низ целиот Блиски Исток.

Предизвици со прашина и потреби за чистење во фотоволтаичната индустрија во Саудиска Арабија

Саудиска Арабија поседува исклучителни ресурси на сончева енергија, со годишни сончеви часови што надминуваат 3.000 и теоретски потенцијал за производство на фотоволтаични системи што достигнува 2.200 TWh/годишно, што ја прави еден од најперспективните региони во светот за развој на фотоволтаични системи. Водена од националната стратегија „Визија 2030“, Саудиска Арабија го забрзува своето распоредување на обновлива енергија, со цел да достигне 58,7 GW обновлив капацитет до 2030 година, при што соларните фотоволтаични системи го сочинуваат поголемиот дел од уделот. Сепак, иако огромниот пустински терен на Саудиска Арабија обезбедува доволно простор за соларни централи, тој исто така претставува уникатни оперативни предизвици - акумулација на прашина што доведува до загуби на ефикасност.

Истражувањата покажуваат дека во некои делови од Арапскиот Полуостров, фотоволтаичните панели можат да изгубат 0,4–0,8% од дневното производство на енергија поради загадување од прашина, при што загубите потенцијално надминуваат 60% за време на силни песочни бури. Ова намалување на ефикасноста директно влијае на економските приноси на фотоволтаичните централи, правејќи го чистењето на модулите основна компонента на одржувањето на пустинските фотоволтаични панели. Прашината влијае на фотоволтаичните панели преку три основни механизми: прво, честичките прашина ја блокираат сончевата светлина, намалувајќи ја апсорпцијата на фотони од страна на сончевите ќелии; второ, слоевите прашина формираат термички бариери, зголемувајќи ги температурите на модулите и дополнително намалувајќи ја ефикасноста на конверзија; и трето, корозивните компоненти во одредена прашина можат да предизвикаат долгорочно оштетување на стаклените површини и металните рамки.

Уникатните климатски услови на Саудиска Арабија го засилуваат овој проблем. Крајбрежниот регион на Црвеното Море во западна Саудиска Арабија не само што се соочува со обилна прашина, туку и со воздух со висока соленост, што доведува до лепливи мешавини од сол и прашина на површините на модулите. Источниот регион се соочува со чести песочни бури кои можат да наталожат дебели слоеви прашина на фотоволтаичните панели во кратки периоди. Дополнително, Саудиска Арабија страда од екстремен недостиг на вода, при што 70% од водата за пиење се потпира на десалинизација, што ги прави традиционалните методи на рачно перење скапи и неодржливи. Овие фактори заедно создаваат итна побарувачка за автоматизирани, водоефикасни решенија за чистење фотоволтаични системи.

Табела: Споредба на карактеристиките на загадувањето на фотоволтаичните панели во различни саудиски региони

Соочувајќи се со оваа болна точка во индустријата, фотоволтаичниот пазар во Саудиска Арабија преминува од рачно чистење кон интелигентно автоматско чистење. Традиционалните рачни методи покажуваат јасни ограничувања во Саудиска Арабија: од една страна, оддалечените пустински локации ги прават трошоците за работна сила претерано високи; од друга страна, недостигот на вода спречува употреба на перење под висок притисок во голем обем. Проценките покажуваат дека во оддалечените постројки, трошоците за рачно чистење можат да достигнат 12.000 долари по мегават годишно, при што високата потрошувачка на вода е во спротивност со стратегиите за заштеда на вода во Саудиска Арабија. Спротивно на тоа, автоматизираните роботи за чистење покажуваат значителни предности, заштедувајќи над 90% од трошоците за работна сила, а воедно оптимизирајќи ја потрошувачката на вода преку прецизна контрола на фреквенцијата и интензитетот на чистењето.

Саудиската влада и приватниот сектор ја препознаваат важноста на технологиите за паметно чистење, експлицитно охрабрувајќи автоматизирани решенија во Националната програма за обновлива енергија (NREP). Оваа насока на политиката го забрза усвојувањето на роботите за чистење на саудиските пазари на фотоволтаични системи. Кинеските технолошки компании, со своите зрели производи и богато искуство во примената во пустина, станаа водечки добавувачи на пазарот за фотоволтаично чистење во Саудиска Арабија. На пример, Renonglean Technology, партнер во екосистемот на Sungrow, обезбеди нарачки за роботи за чистење со капацитет од над 13 GW на Блискиот Исток, појавувајќи се како лидер на пазарот во Саудиска Арабија за интелигентни решенија за чистење.

Од перспектива на технолошкиот развој, пазарот за фотоволтаично чистење во Саудиска Арабија покажува три јасни трендови: прво, еволуција од еднофункционално чистење кон интегрирани операции, при што роботите сè повеќе вклучуваат можности за инспекција и откривање на жаришта; второ, промена од увезени решенија кон локализирани адаптации, со производи прилагодени за саудиската клима; и трето, прогресија од самостојна работа кон системска соработка, длабоко интегрирање со системи за следење и паметни платформи за работа и одржување. Овие трендови заедно го насочуваат одржувањето на фотоволтаичните системи во Саудиска Арабија кон интелигентен и ефикасен развој, обезбедувајќи техничка гаранција за постигнување на целите за обновлива енергија во рамките на „Визија 2030“.

Технички карактеристики и системски состав на фотоволтаични роботи за чистење

Интелигентните фотоволтаични роботи за чистење, како технолошки решенија за саудиските пустински средини, интегрираат иновации во машинското инженерство, науката за материјали и IoT технологиите. Во споредба со традиционалните методи на чистење, современите роботски системи покажуваат значајни технички предности, со основни дизајни кои се вртат околу четири цели: ефикасно отстранување на прашина, заштеда на вода, интелигентна контрола и сигурност. Во услови на екстремна пустинска клима на Саудиска Арабија, овие карактеристики се покажуваат како особено критични, директно влијаејќи врз долгорочните трошоци за одржување и приходите од производство на електрична енергија.

Од механичка перспектива, роботите за чистење за саудискиот пазар првенствено спаѓаат во две категории: монтирани на шини и самоодни. Роботите монтирани на шини обично се фиксираат на потпори на фотоволтаични низи, постигнувајќи целосна покриеност на површината преку шини или кабелски системи - идеални за големи постројки монтирани на земја. Самоодните роботи нудат поголема мобилност, погодни за дистрибуирани фотоволтаични низи на покривот или комплексен терен. За бифацијални модули и системи за следење кои се широко користени во Саудиска Арабија, водечките производители како Renoglian развија специјализирани роботи со уникатна „технологија на мост“ што овозможува динамична координација помеѓу системите за чистење и механизмите за следење, обезбедувајќи ефикасно чистење дури и кога низите ги прилагодуваат аглите.

Основните компоненти на механизмите за чистење вклучуваат ротирачки четки, уреди за отстранување прашина, погонски системи и контролни единици. Побарувањата на саудискиот пазар доведоа до континуирани иновации во овие делови: ултрафините влакна од композитни четки од јаглеродни влакна ефикасно ја отстрануваат лепливата солена прашина без да ги гребат површините на модулите; самоподмачкувачките лежишта и запечатените мотори обезбедуваат долгорочна сигурност во песочни средини; интегрираните дувалки за воздух под висок притисок се справуваат со тврдокорната нечистотија, а воедно ја минимизираат употребата на вода. Моделот PR200 на Renonglean дури има и систем на четки за „самочистење“ кој автоматски ја отстранува насобраната прашина за време на работата, одржувајќи конзистентни перформанси на чистење.

• Ефикасно отстранување на прашина: Ефикасност на чистење >99,5%, брзина на работа 15–20 метри/минута
• Интелигентна контрола: Поддржува далечинско следење на IoT, програмабилна фреквенција на чистење и патеки
• Прилагодување на животната средина: Работен температурен опсег од -30°C до 70°C, IP68 степен на заштита
• Дизајн за заштеда на вода: Првенствено хемиско чистење, опционално минимална водена магла, користејќи <10% од водата за рачно чистење
• Висока компатибилност: Се прилагодува на моно/бифацијални модули, едноосни тракери и разни системи за монтирање

Системите за погон и напојување обезбедуваат сигурно работење. Изобилното сонце на Саудиска Арабија нуди идеални услови за роботи за чистење на соларна енергија. Повеќето модели користат системи со двојно напојување кои комбинираат високоефикасни фотоволтаични панели со литиумски батерии, обезбедувајќи работа во облачни денови. Имено, за да се справат со екстремната летна топлина, водечките производители развија уникатни системи за управување со топлината на батериите користејќи материјали за промена на фазата и активно ладење за одржување на безбедни работни температури, значително продолжувајќи го животниот век на батеријата. За погонските мотори, безчеткичните DC мотори (BLDC) се претпочитаат поради нивната висока ефикасност и лесно одржување, кои работат со прецизни редуктори за да обезбедат доволна влечна сила на песоклив терен.

Интелигентните системи за контрола служат како „мозок“ на роботот и претставуваат најизразена технолошка диференцијација. Современите роботи за чистење обично имаат повеќе сензори за животната средина кои ја следат акумулацијата на прашина, временските услови и температурата на модулот во реално време. Алгоритмите на вештачката интелигенција динамички ги прилагодуваат стратегиите за чистење врз основа на овие податоци, преминувајќи од закажано чистење на чистење по потреба. На пример, интензивирање на чистењето пред песочни бури, а продолжување на интервалите по дожд. „Системот за контрола на комуникација во облак“ на Renonglean, исто така, поддржува координација на повеќе роботи на ниво на фабрика, избегнувајќи непотребно прекинување на производството на енергија од активностите за чистење. Овие интелигентни карактеристики им овозможуваат на роботите за чистење да одржуваат оптимални перформанси и покрај променливата клима на Саудиска Арабија.

Мрежната архитектура за комуникација и управување со податоци е исто така оптимизирана за саудиските услови. Со оглед на оддалечените пустински локации на многу големи фотоволтаични централи со лоша инфраструктура, системите за роботско чистење користат хибридно вмрежување: краток дострел преку LoRa или Zigbee mesh, долг дострел преку 4G/сателит. За безбедност на податоците, системите поддржуваат локално шифрирано складирање и резервна копија во облак, во согласност со сè построгите прописи за податоци на Саудиска Арабија. Операторите можат да ги следат сите роботи во реално време преку мобилни апликации или веб-платформи, да добиваат известувања за грешки и далечински да ги прилагодуваат параметрите - значително подобрувајќи ја ефикасноста на управувањето.

За издржлив дизајн, роботите за чистење се специјално оптимизирани, од изборот на материјал до површинската обработка, за средини со висока температура, висока влажност и висока содржина на сол во Саудиска Арабија. Рамките од алуминиумски легури се подложени на анодизација, критичните конектори користат не'рѓосувачки челик за да се спротивстават на корозијата од солта на крајбрежјето на Црвеното Море; сите електронски компоненти ги исполнуваат стандардите за индустриска заштита со одлично запечатување против навлегување на песок; специјално формулираните гумени шини или гуми ја одржуваат еластичноста при екстремна топлина, спречувајќи стареење на материјалот од пустински температурни промени. Овие дизајни им овозможуваат на роботите за чистење да постигнат просечно време помеѓу дефекти (MTBF) кое надминува 10.000 часа во сурови саудиски услови, значително намалувајќи ги трошоците за одржување на животниот циклус.

Успешната примена на фотоволтаични роботи за чистење во Саудиска Арабија се потпира и на локализирани системи за услуги. Водечките производители како „Реноглин“ воспоставија магацини за резервни делови и центри за техничка обука во Саудиска Арабија, развивајќи локални тимови за одржување за брз одговор. За да се прилагодат на саудиските културни практики, интерфејсите и документацијата се достапни на арапски јазик, со распореди за одржување оптимизирани за исламските празници. Оваа стратегија за длабинска локализација не само што го зголемува задоволството на клиентите, туку и поставува солидна основа за континуирано проширување на кинеските интелигентни технологии за чистење на пазарите на Блискиот Исток.

Со напредокот во вештачката интелигенција и IoT, роботите за чистење фотоволтаични системи еволуираат од едноставни алатки за чистење во паметни јазли за работа и одржување. Производите од новата генерација сега интегрираат дијагностичка опрема како што се термички камери и скенери за IV криви, извршувајќи проверки на здравјето на компонентите за време на чистењето; алгоритмите за машинско учење анализираат долгорочни податоци за чистење за да ги предвидат моделите на акумулација на прашина и деградацијата на перформансите на модулите. Овие проширени функции ја зголемуваат улогата на роботите за чистење во саудиските фотоволтаични централи, постепено трансформирајќи ги од центри на трошоци во креатори на вредност што обезбедуваат дополнителни приноси за инвеститорите во централите.

Пример за примена на интелигентно чистење на крајбрежната фотоволтаична централа на Црвеното Море

Проектот за фотоволтаични панели „Црвено Море“ од 400 MW, како рана голема соларна централа во Саудиска Арабија, се соочи со типични предизвици поврзани со висока соленост и висока влажност во регионот, станувајќи значаен пример за кинеската интелигентна технологија за чистење во Саудиска Арабија. Развиен од ACWA Power, проектот е клучна компонента на саудиските планови за обновлива енергија „Визија 2030“. Неговата локација се одликува со исклучително уникатни климатски услови: просечните годишни температури надминуваат 30°C, релативната влажност постојано надминува 60%, а воздухот богат со сол лесно формира тврдокорни кори од солена прашина на фотоволтаичните панели - услови каде што традиционалните методи на чистење се покажуваат како неефикасни и скапи.

Справувајќи се со овие предизвици, проектот на крајот го усвои прилагоденото решение за чистење на Renonglean базирано на роботи за чистење фотоволтаични системи од серијата PR, кое вклучува повеќе технолошки иновации специјално за средини со висока содржина на сол: рамки од легура на титаниум отпорни на корозија и запечатени лежишта спречуваат оштетување од сол на критичните компоненти; специјално третираните влакна од четки спречуваат адсорпција на честички од сол и секундарна контаминација за време на чистењето; контролните системи додадоа сензори за влажност за автоматско прилагодување на интензитетот на чистење при висока влажност за оптимални резултати. Имено, роботите за чистење на проектот ја добија највисоката антикорозивна сертификација во глобалната фотоволтаична индустрија, што претставува технички најнапредно решение за чистење на Блискиот Исток во тоа време.

Распоредувањето на системот за чистење на проектот Црвено Море покажа исклучителна инженерска прилагодливост. Меките крајбрежни темели предизвикаа нерамномерно слегнување на некои држачи на низата, што доведе до отстапувања на рамноста на шината до ±15 см. Техничкиот тим на Реноглен разви адаптивни системи за суспензија што им овозможуваа на роботите за чистење непречено да работат низ овие висински разлики, осигурувајќи дека покриеноста со чистење останува незасегната од теренот. Системот, исто така, усвои модуларни дизајни, со единечни роботски единици што покриваат делови од низата од приближно 100 метри - единиците можеа да работат независно или да се координираат преку централна контрола за ефикасно управување со целата постројка. Оваа флексибилна архитектура во голема мера го олесни идното проширување, дозволувајќи капацитетот на системот за чистење да расте заедно со капацитетот на постројката.

Ве молиме контактирајте ја Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Веб-страница на компанијата:www.hondetechco.com

Тел: +86-15210548582