Investigadores de la Universidad de Sudáfrica han propuesto un novedoso método de mitigación de la suciedad de los paneles fotovoltaicos mediante la colocación de maniquíes fotovoltaicos texturizados que no funcionan delante de los módulos fotovoltaicos activos.
Utilizaron la dinámica de fluidos computacional (CFD, por sus iniciales en inglés), que es una técnica empleada para predecir flujos de líquidos y gases y resolver problemas relacionados con flujos de fluidos, para explorar las capacidades del método, con ángulos de inclinación, alturas y distancias variables.
«Este concepto no se ha estudiado a fondo en la bibliografía existente», explica a pv magazine Christopher Chintua Enweremadu, autor correspondiente de la investigación. «A diferencia de los métodos convencionales que dependen de tecnologías de limpieza activas o que consumen muchos recursos, este estudio emplea CFD en 3D para investigar cómo las superficies texturizadas de los paneles ficticios pueden alterar la dinámica del flujo de aire para capturar partículas de polvo y proteger las superficies fotovoltaicas activas».
El ángulo de inclinación del panel solar de trabajo se mantuvo constante en 27°, y su altura se fijó en un metro. La altura del panel ficticio, sin embargo, era de 0,75 m, 1 m o 1,25 m. El ángulo de inclinación era de 15°, 30° o 45°. La distancia entre los dos paneles era de 2 m, 2,5 m o 3 m.
«El análisis del flujo de aire reveló una velocidad media del viento de 3,31 m/s, predominantemente del este del noreste (66◦), con velocidades de hasta 5,7 m/s durante el 91% del tiempo», explicaron los investigadores. «Se inyectó un total de 378.600 partículas en el dominio computacional. Se consideró que la concentración de partículas de polvo era inferior al 12%».
Mediante esta configuración experimental, los científicos descubrieron que el panel fotovoltaico en funcionamiento recibía la menor cantidad de tierra, sólo 1.000 partículas, cuando la distancia entre los paneles era de 2 m, la altura del maniquí era de 1 m y la inclinación del panel era de 30°. También descubrieron que la mayor cantidad -128.000 partículas- se encontraba en el caso de una distancia de 2 m, una altura de 0,75 m y una inclinación de 45°. En esos casos, el maniquí había captado 93.000 y 6.000 partículas, respectivamente.
Las simulaciones del flujo de aire también demostraron que los maniquíes atrapan eficazmente el polvo debido a la reducción de las velocidades cerca de su superficie, y que el aumento de los ángulos de inclinación contribuye a una menor deposición de polvo en los paneles fotovoltaicos al reducir la velocidad del flujo de aire y aumentar la energía cinética turbulenta.
«La investigación pone de relieve que la textura de la superficie desempeña un papel crucial en la deposición de polvo, ya que los paneles ficticios acumulan un 58% más de polvo que los paneles fotovoltaicos», añaden los académicos. «Los resultados indicaron que el ángulo de inclinación del maniquí tiene la correlación más alta (0,64) con la deposición de polvo, en comparación con correlaciones más bajas para la distancia (0,24) y la altura (0,29)».
El análisis también demostró que las impresiones superficiales en el maniquí provocaban un 23% más de deposición de polvo, en comparación con un maniquí sin textura. «Este enfoque ofrece una solución de bajo mantenimiento, rentable y estéticamente integrada, especialmente adecuada para entornos polvorientos y con escasez de agua», concluyó Enweremadu.
Sus conclusiones se presentaron en «Investigating the Impact of Surface Textured Solar Photovoltaic Dummies for Soiling Mitigation: A Computational Fluid Dynamics Study» (Investigación del impacto de maniquíes solares fotovoltaicos con textura superficial para la mitigación de la suciedad: un estudio de dinámica de fluidos computacional), publicado en Results in Engineering.
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