Борьба с коррозией для сохранения производительности солнечных батарей

battlingcorrЛюди думают о коррозии как о ржавчине на автомобилях или окислении, которое чернит серебро, но, кроме этого, она наносит вред электронному оборудованию и коннекторам, используемым для подключения солнечных батарей, снижая при этом количество произведенной электроэнергии.

«Её появление сложно предсказать, а еще более сложной задачей является разработка способов предотвращения ее появления, что в значительной степени зависит от используемых материалов и условий окружающей среды,» сказал Эрик Шиндельхольц, исследователь надежности материалов из Сандийских Национальных Лабораторий, который изучает коррозию и ее влияние на производительность солнечных электростанций.

Исследователи из разных отделов Сандийских Лабораторий сотрудничают с целью поставить коррозию под контроль и использовать результаты исследования для помощи промышленности в разработке более прочных солнечных батарей с высокой надежностью. К примеру, работа Ольги Лавровой из отдела интеграции фотоэлектрических и распределенных систем впервые продемонстрировала связь между коррозией и риском дугового замыкания в электрических соединениях солнечных электростанций. Исследование Эрика Спёрке из отдела электронных, оптических и нано материалов Сандийских Лабораторий сосредоточено на разработке новых нанокомпозитных пленок, которые могли бы значительно повысить надежность систем.

«Одна из наших главных целей состоит в том, чтобы предсказать, насколько быстро будет происходить коррозия, и какой ущерб она нанесет с учетом окружающих условий и комплектующих материалов,» сказал Шиндельхольц. «А это, в свою очередь, даст нам информацию для правильного выбора материалов или разработки материалов, устойчивых к коррозии в конкретной окружающей среде. Это также позволяет нам оценить состояние и операционный риск солнечных электростанций, поскольку они стареют. Это особенно важно для солнечных электростанций, которые подвержены коррозии, но, как ожидается, будут работать еще в течение многих десятилетий «.

Коррозия — это не маленькая проблема. По оценкам исследования, проведенного в 2002 году Национальной ассоциацией инженеров по коррозии при поддержке Федеральной дорожной администрации, коррозия металлов в различных отраслях промышленности, инфраструктуре и производстве обходится в $276 млрд в год.

В рамках одного из проектов в сотрудничестве с Научно-исследовательским институтом электроэнергии исследуются солнечные батареи от разных производителей, чтобы дать им информацию о том, какой степени деградации они могут ожидать через 30 лет, чтобы помочь определить пути для ее замедления. В Сандийских Лабораториях применяются принципы ускоренного старения, чтобы ускорить исследования медленно развивающихся процессов, в том числе и коррозии.

«Вместо того, чтобы ждать пока пройдут 30 лет работы снаружи под солнцем, мы заносим наши солнечные батареи в помещение, где подвергаем их воздействию света в более высокой концентрации или помещаем их в тепловые камеры для имитации, эквивалентной годам температурных циклов,» говорит Лаврова. Эксперименты по ускорению срока службы в течение шести месяцев показывают, что может произойти в течение десятилетий.

В рамках другого проекта, осуществляемого совместно с Западным резервным университетом Кейза, коррозия и другие виды деградации изучаются с точки зрения судебно-медицинской экспертизы, с взглядом назад, чтобы увидеть то, что уже произошло. Команда Лавровой осуществляет обширный анализ данных для изучения информации от существующих солнечных электростанций по всему миру. «Деградация в год составляет 1% или же 2%? Может быть, мы увидим, что для некоторых она составляет полтора процента, а для других и все 10%. Был ли это изначально плохой продукт или он был установлен в Коста-Рике, где влажность составляет 80% каждый день? » говорит она.

В Сандийских Лабораториях также изучают механизмы, лежащие в основе коррозии. «Это большая проблема», говорит Шиндельхольц. «При атмосферной коррозии мы изучаем химический состав атмосферы, частицы, которые ложатся на поверхности, относительную влажность, температуру и так далее. Мы должны понять взаимосвязь этих факторов и их взаимодействие с металлической поверхностью.»

Источник: https://phys.org/news/2017-02-corrosion-solar-panels.html

Написать нам