Investigadores de la Universidad china de Ningxia han investigado las características de la deposición de polvo en paneles fotovoltaicos mediante una serie de experimentos en túnel de viento. En concreto, se han centrado en cómo las variaciones en el ángulo de inclinación, la altura de montaje, la separación y la dirección del flujo entrante influyen en la masa del polvo acumulado y en la distribución de los diferentes tamaños de partículas.
«El aspecto innovador de este estudio radica en su enfoque empírico para cuantificar las relaciones entre los parámetros de instalación y las características del polvo, ofreciendo así recomendaciones prácticas para mejorar la eficiencia y el rendimiento de los sistemas fotovoltaicos en entornos propensos a la acumulación de polvo», explica el equipo.
El túnel de viento utilizado para los experimentos tenía una longitud de 21 m y una altura y anchura de 1,2 m, respectivamente. Para simular entornos desérticos, se introdujeron partículas finas de polvo desde la sección superior del túnel de viento a una velocidad de 5 m/s. En el interior del túnel se colocaron en fila cuatro paneles fotovoltaicos idénticos, de 670 mm de longitud y 350 mm de anchura.
«El experimento se llevó a cabo durante unos 14 días, en los que la temperatura media del aire fue de 12 ºC y la humedad del aire del 25%, sin que se registraran precipitaciones en el periodo de nuestro experimento», añaden los académicos. «Para garantizar la fiabilidad de los resultados, todas las pruebas se realizaron por triplicado y se registró el valor medio para su análisis».
Para comprobar el impacto de las distintas inclinaciones de los paneles, el equipo los colocó a 0°, 15°, 30°, 35°, 45° y 60°. Según sus conclusiones, a medida que aumenta el ángulo de inclinación, la acumulación de polvo en el primer panel presenta un patrón de crecimiento casi exponencial, mientras que los tres últimos paneles muestran un aumento inicial seguido de una disminución.
«La máxima acumulación de polvo se produce en ángulos de inclinación entre 30° y 35°. En comparación con la acumulación de polvo en un ángulo de inclinación cero, la acumulación de polvo en PV2, PV3 y PV4 puede aumentar hasta un 50%, 200% y 275%, respectivamente», afirman los académicos. «Estos resultados sugieren que la optimización del ángulo de inclinación de los paneles fotovoltaicos puede reducir eficazmente el impacto de la acumulación de polvo».
A continuación, el equipo analizó los efectos de la dirección del viento en la deposición de polvo, probando ángulos de 0 a 90° entre los paneles y el flujo del viento. «La masa de deposición de polvo en PV1 aumenta inicialmente antes de disminuir posteriormente con los cambios en la dirección del viento. Por el contrario, la masa de polvo en PV2, PV3 y PV4 muestra un aumento inicial seguido de una disminución exponencial a medida que aumenta el ángulo de dirección del viento», descubrieron.
En cuanto a las diferentes alturas de montaje, los paneles se probaron en el túnel a 10 cm, 20 cm, 30 cm y 40 cm. «Un descubrimiento significativo de esta investigación es que, cuando la separación entre paneles supera el doble de la altura del panel, la influencia mutua en la deposición de polvo llega a ser insignificante, informando así de las mejores prácticas para la separación de instalaciones», dijo el grupo.
Los resultados se presentaron en «Dust deposition characteristics on photovoltaic arrays investigated through wind tunnel experiments» (Características de la deposición de polvo en paneles fotovoltaicos investigadas mediante experimentos en túneles de viento), publicado en Scientific Reports.
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