Inovativne primjene i prakse mašina za čišćenje fotonaponskih panela u Saudijskoj Arabiji

Kao jedna od zemalja s najobilnijim resursima solarne energije u svijetu, Saudijska Arabija snažno razvija svoju industriju proizvodnje fotonaponske energije kako bi potaknula transformaciju energetske strukture. Međutim, česte pješčane oluje u pustinjskim regijama uzrokuju ozbiljno nakupljanje prašine na površinama fotonaponskih panela, značajno smanjujući efikasnost proizvodnje energije - ključni faktor koji ograničava ekonomske koristi solarnih elektrana. Ovaj članak sistematski analizira trenutni status primjene mašina za čišćenje fotonaponskih panela u Saudijskoj Arabiji, fokusirajući se na to kako inteligentna rješenja za čišćenje koja su razvile kineske tehnološke kompanije rješavaju izazove ekstremnih pustinjskih okruženja. Kroz više studija slučaja, demonstrira njihove tehničke prednosti i ekonomske koristi. Od obale Crvenog mora do grada NEOM, i od tradicionalnih fiksnih fotonaponskih nizova do sistema za praćenje, ovi inteligentni uređaji za čišćenje preoblikuju saudijske modele održavanja fotonaponskih sistema svojom visokom efikasnošću, karakteristikama uštede vode i mogućnostima automatizacije, istovremeno pružajući ponovljive tehnološke paradigme za razvoj obnovljivih izvora energije širom Bliskog istoka.

Izazovi prašine i potrebe za čišćenjem u fotonaponskoj industriji Saudijske Arabije

Saudijska Arabija posjeduje izuzetne resurse solarne energije, s godišnjim brojem sunčanih sati većim od 3.000 i teorijskim potencijalom proizvodnje fotonaponske energije koji dostiže 2.200 TWh/godišnje, što je čini jednom od najperspektivnijih regija u svijetu za razvoj fotonaponske energije. Vođena nacionalnom strategijom „Vizija 2030“, Saudijska Arabija ubrzava primjenu obnovljivih izvora energije, ciljajući na 58,7 GW kapaciteta obnovljivih izvora do 2030. godine, pri čemu solarni fotonaponski sistemi čine većinski udio. Međutim, iako prostrani pustinjski teren Saudijske Arabije pruža dovoljno prostora za solarne elektrane, on također predstavlja jedinstvene operativne izazove - nakupljanje prašine dovodi do gubitka efikasnosti.

Istraživanja pokazuju da u nekim dijelovima Arapskog poluotoka, PV paneli mogu izgubiti 0,4-0,8% dnevne proizvodnje energije zbog zagađenja prašinom, s gubicima koji potencijalno prelaze 60% tokom jakih pješčanih oluja. Ovaj pad efikasnosti direktno utiče na ekonomski povrat PV elektrana, što čišćenje modula čini ključnom komponentom održavanja pustinjskih PV sistema. Prašina utiče na PV panele putem tri primarna mehanizma: prvo, čestice prašine blokiraju sunčevu svjetlost, smanjujući apsorpciju fotona od strane solarnih ćelija; drugo, slojevi prašine formiraju termalne barijere, povećavajući temperaturu modula i dodatno smanjujući efikasnost konverzije; i treće, korozivne komponente u određenim vrstama prašine mogu uzrokovati dugoročna oštećenja staklenih površina i metalnih okvira.

Jedinstveni klimatski uslovi Saudijske Arabije pojačavaju ovaj problem. Obalna regija Crvenog mora u zapadnoj Saudijskoj Arabiji ne samo da se suočava s velikom količinom prašine, već i s visokim salinitetom zraka, što dovodi do ljepljivih mješavina soli i prašine na površinama modula. Istočna regija suočava se s čestim pješčanim olujama koje mogu u kratkim periodima taložiti debele slojeve prašine na fotonaponskim panelima. Osim toga, Saudijska Arabija pati od ekstremne nestašice vode, pri čemu 70% pitke vode ovisi o desalinizaciji, što tradicionalne metode ručnog pranja čini skupim i neodrživim. Ovi faktori zajedno stvaraju hitnu potražnju za automatiziranim, vodoefikasnim rješenjima za čišćenje fotonaponskih panela.

Tabela: Poređenje karakteristika zagađenja PV panela u različitim saudijskim regijama

Rješavajući ovu bolnu tačku industrije, saudijsko tržište fotonaponskih sistema prelazi s ručnog čišćenja na inteligentno automatizirano čišćenje. Tradicionalne ručne metode u Saudijskoj Arabiji pokazuju jasna ograničenja: s jedne strane, udaljene pustinjske lokacije čine troškove rada pretjerano visokim; s druge strane, nedostatak vode sprječava upotrebu pranja pod visokim pritiskom u velikim razmjerima. Procjene pokazuju da u udaljenim postrojenjima troškovi ručnog čišćenja mogu doseći 12.000 dolara po MW godišnje, pri čemu je velika potrošnja vode u suprotnosti sa saudijskim strategijama očuvanja vode. Nasuprot tome, automatizirani roboti za čišćenje pokazuju značajne prednosti, štedeći preko 90% troškova rada, a istovremeno optimizirajući potrošnju vode preciznom kontrolom učestalosti i intenziteta čišćenja.

Saudijska vlada i privatni sektor prepoznaju važnost pametnih tehnologija čišćenja, eksplicitno potičući automatizirana rješenja u Nacionalnom programu obnovljive energije (NREP). Ovaj smjer politike ubrzao je usvajanje robota za čišćenje na saudijskim tržištima fotonaponskih sistema. Kineske tehnološke kompanije, sa svojim zrelim proizvodima i bogatim iskustvom u primjeni u pustinjama, postale su vodeći dobavljači na saudijskom tržištu čišćenja fotonaponskih sistema. Na primjer, Renoglean Technology, ekosistem partner kompanije Sungrow, osigurao je preko 13 GW narudžbi robota za čišćenje na Bliskom istoku, postavljajući se kao lider na tržištu u Saudijskoj Arabiji za inteligentna rješenja za čišćenje.

Sa stanovišta tehnološkog razvoja, tržište čišćenja fotonaponskih sistema u Saudijskoj Arabiji pokazuje tri jasna trenda: prvo, evoluciju od čišćenja s jednom funkcijom prema integriranim operacijama, pri čemu roboti sve više uključuju mogućnosti inspekcije i detekcije vrućih tačaka; drugo, prelazak s uvoznih rješenja na lokalizirane adaptacije, s proizvodima prilagođenim saudijskoj klimi; i treće, napredak od samostalnog rada do saradnje sistema, duboko integrirajući se sa sistemima za praćenje i pametnim platformama za rad i održavanje. Ovi trendovi zajedno vode saudijsko održavanje fotonaponskih sistema ka inteligentnom i efikasnom razvoju, pružajući tehničku garanciju za postizanje ciljeva obnovljive energije u okviru „Vizije 2030“.

Tehničke karakteristike i sastav sistema robota za čišćenje fotonaponskih panela

Inteligentni roboti za čišćenje pomoću fotonaponskih sistema, kao tehnološka rješenja za saudijska pustinjska okruženja, integrišu inovacije u mašinstvu, nauci o materijalima i IoT tehnologijama. U poređenju sa tradicionalnim metodama čišćenja, moderni robotski sistemi pokazuju značajne tehničke prednosti, a osnovni dizajni se vrte oko četiri cilja: efikasno uklanjanje prašine, ušteda vode, inteligentna kontrola i pouzdanost. U ekstremnoj pustinjskoj klimi Saudijske Arabije, ove karakteristike se pokazuju posebno važnim, direktno utičući na dugoročne troškove održavanja i prihode od proizvodnje energije.

Sa mehaničke perspektive, roboti za čišćenje za saudijsko tržište prvenstveno se svrstavaju u dvije kategorije: oni koji se montiraju na šine i oni koji se sami pokreću. Roboti koji se montiraju na šine obično su pričvršćeni za nosače fotonaponskih panela, postižući potpunu pokrivenost površine putem šina ili kablovskih sistema - idealno za velika postrojenja montirana na zemlju. Samohodni roboti nude veću mobilnost, pogodna za distribuirane fotonaponske sisteme na krovovima ili složen teren. Za bifazne module i sisteme za praćenje koji se široko koriste u Saudijskoj Arabiji, vodeći proizvođači poput Renogleana razvili su specijalizirane robote s jedinstvenom "mosnom tehnologijom" koja omogućava dinamičku koordinaciju između sistema za čišćenje i mehanizama za praćenje, osiguravajući efikasno čišćenje čak i kada paneli podešavaju uglove.

Osnovne komponente mehanizama za čišćenje uključuju rotirajuće četke, uređaje za uklanjanje prašine, pogonske sisteme i kontrolne jedinice. Zahtjevi saudijskog tržišta potaknuli su kontinuirane inovacije u ovim dijelovima: ultra fine čekinje četkica od karbonskih vlakana efikasno uklanjaju ljepljivu slanu prašinu bez grebanja površina modula; samopodmazujući ležajevi i zatvoreni motori osiguravaju dugotrajnu pouzdanost u pjeskovitim okruženjima; integrirani visokotlačni puhala zraka rješavaju tvrdokornu prljavštinu uz minimiziranje potrošnje vode. Renogleanov model PR200 čak ima i sistem četkica za samočišćenje koji automatski uklanja nakupljenu prašinu tokom rada, održavajući konzistentne performanse čišćenja.

• Efikasno uklanjanje prašine: Efikasnost čišćenja >99,5%, radna brzina 15–20 metara/minuti
• Inteligentno upravljanje: Podržava daljinsko praćenje putem interneta stvari, programabilnu učestalost i putanje čišćenja
• Prilagođenost okolini: Radni temperaturni raspon od -30°C do 70°C, stupanj zaštite IP68
• Dizajn koji štedi vodu: Primarno hemijsko čišćenje, opcionalno minimalna vodena magla, korištenje <10% vode za ručno čišćenje
• Visoka kompatibilnost: Prilagođava se mono/bifaznim modulima, jednoosnim trackerima i raznim sistemima montaže

Pogonski i energetski sistemi omogućavaju pouzdan rad. Obilno sunce Saudijske Arabije nudi idealne uslove za robote za čišćenje na solarni pogon. Većina modela koristi dvostruke sisteme napajanja koji kombinuju visokoefikasne PV panele sa litijumskim baterijama, osiguravajući rad tokom oblačnih dana. Posebno je važno napomenuti da su, kako bi se nosili sa ekstremnim ljetnim vrućinama, vodeći proizvođači razvili jedinstvene sisteme za termičko upravljanje baterijama koristeći materijale za promjenu faze i aktivno hlađenje kako bi održali sigurne radne temperature, značajno produžavajući vijek trajanja baterije. Za pogonske motore, bezčetkni DC motori (BLDC) su poželjniji zbog svoje visoke efikasnosti i niskog održavanja, radeći sa preciznim reduktorima kako bi osigurali dovoljnu vuču na pjeskovitom terenu.

Inteligentni kontrolni sistemi služe kao "mozak" robota i predstavljaju najizrazitiju tehnološku diferencijaciju. Moderni roboti za čišćenje obično imaju više senzora za okolinu koji prate nakupljanje prašine, vremenske uslove i temperaturu modula u realnom vremenu. Algoritmi umjetne inteligencije dinamički prilagođavaju strategije čišćenja na osnovu ovih podataka, prelazeći sa planiranog na čišćenje po potrebi. Na primjer, intenziviraju čišćenje prije pješčanih oluja, a produžavaju intervale nakon kiše. Renogleanov "Cloud Communication Control System" također podržava koordinaciju više robota na nivou postrojenja, izbjegavajući nepotrebne poremećaje u proizvodnji energije zbog aktivnosti čišćenja. Ove inteligentne funkcije omogućavaju robotima za čišćenje da održe optimalne performanse uprkos promjenjivoj klimi Saudijske Arabije.

Mrežna arhitektura za komunikaciju i upravljanje podacima također je optimizirana za saudijske uvjete. S obzirom na to da se mnoge velike fotonaponske elektrane nalaze na udaljenim pustinjskim lokacijama sa lošom infrastrukturom, sistemi robota za čišćenje koriste hibridno umrežavanje: kratkog dometa putem LoRa ili Zigbee mreže, dugog dometa putem 4G/satelita. Radi sigurnosti podataka, sistemi podržavaju lokalno šifrirano pohranjivanje i sigurnosnu kopiju u oblaku, u skladu sa sve strožim propisima o podacima Saudijske Arabije. Operateri mogu pratiti sve robote u stvarnom vremenu putem mobilnih aplikacija ili web platformi, primati upozorenja o greškama i daljinski podešavati parametre - što značajno poboljšava efikasnost upravljanja.

Radi izdržljivosti, roboti za čišćenje su posebno optimizirani, od odabira materijala do površinske obrade, za okruženja Saudijske Arabije s visokim temperaturama, visokom vlažnošću i visokim sadržajem soli. Okviri od aluminijske legure podvrgnuti su anodizaciji, kritični konektori koriste nehrđajući čelik kako bi se oduprli koroziji uzrokovanoj soli na obali Crvenog mora; sve elektroničke komponente ispunjavaju industrijske standarde zaštite s izvrsnim brtvljenjem protiv prodiranja pijeska; posebno formulirane gumene gusjenice ili gume održavaju elastičnost pri ekstremnim vrućinama, sprječavajući starenje materijala zbog promjena temperature u pustinji. Ovi dizajni omogućavaju robotima za čišćenje da postignu prosječno vrijeme između kvarova (MTBF) koje prelazi 10.000 sati u teškim saudijskim uvjetima, značajno smanjujući troškove održavanja tokom životnog ciklusa.

Uspješna primjena robota za čišćenje fotonaponskih sistema u Saudijskoj Arabiji također se oslanja na lokalizirane servisne sisteme. Vodeći proizvođači poput Renogleana osnovali su skladišta rezervnih dijelova i centre za tehničku obuku u Saudijskoj Arabiji, njegujući lokalne timove za održavanje za brzi odgovor. Kako bi se prilagodili saudijskim kulturnim praksama, interfejsi i dokumentacija dostupni su na arapskom jeziku, s rasporedima održavanja optimiziranim za islamske praznike. Ova strategija duboke lokalizacije ne samo da povećava zadovoljstvo kupaca, već i postavlja čvrste temelje za kontinuirano širenje kineskih inteligentnih tehnologija čišćenja na tržištima Bliskog istoka.

S napretkom u umjetnoj inteligenciji i internetu stvari (IoT), roboti za čišćenje fotonaponskih sistema (PV) evoluiraju od jednostavnih alata za čišćenje do pametnih čvorova za rad i održavanje (O&M). Proizvodi nove generacije sada integriraju dijagnostičku opremu poput termovizijskih kamera i skenera IV krivulja, vršeći provjere ispravnosti komponenti tokom čišćenja; algoritmi mašinskog učenja analiziraju dugoročne podatke o čišćenju kako bi predvidjeli obrasce nakupljanja prašine i degradaciju performansi modula. Ove proširene funkcije podižu ulogu robota za čišćenje u saudijskim fotonaponskim elektranama, postepeno ih transformirajući iz centara troškova u kreatore vrijednosti koji donose dodatne povrate investitorima u elektrane.

Primjer primjene inteligentnog čišćenja u fotonaponskoj elektrani na obali Crvenog mora

Projekat fotonaponske elektrane na Crvenom moru snage 400 MW, kao rana velika solarna elektrana u Saudijskoj Arabiji, suočio se s tipičnim izazovima visoke slanosti i visoke vlažnosti u regiji, te je postao prekretnica za kinesku inteligentnu tehnologiju čišćenja u Saudijskoj Arabiji. Projekat, koji je razvila kompanija ACWA Power, ključna je komponenta saudijskih planova za obnovljive izvore energije „Vizija 2030“. Njegova lokacija karakteriziraju izuzetno jedinstveni klimatski uvjeti: prosječne godišnje temperature prelaze 30°C, relativna vlažnost stalno prelazi 60%, a zrak bogat solju lako formira tvrdokorne naslage slane prašine na fotonaponskim panelima – uvjeti u kojima se tradicionalne metode čišćenja pokazuju neučinkovitima i skupima.

Rješavajući ove izazove, projekat je na kraju usvojio Renogleanovo prilagođeno rješenje za čišćenje zasnovano na robotima za čišćenje fotonaponskih sistema PR serije, uključujući više tehnoloških inovacija posebno za okruženja s visokim udjelom soli: okviri od titanijumske legure otporni na koroziju i zatvoreni ležajevi sprječavaju oštećenje kritičnih komponenti solju; posebno tretirana vlakna četkica izbjegavaju adsorpciju čestica soli i sekundarnu kontaminaciju tokom čišćenja; kontrolni sistemi su dodali senzore vlažnosti kako bi automatski prilagodili intenzitet čišćenja pri visokoj vlažnosti za optimalne rezultate. Značajno je da su roboti za čišćenje u okviru projekta dobili najviši certifikat za zaštitu od korozije u globalnoj fotonaponskoj industriji, što predstavlja tehnički najnaprednije rješenje za čišćenje na Bliskom istoku u to vrijeme.

Raspoređivanje sistema za čišćenje u okviru projekta Crveno more pokazalo je izuzetnu inženjersku prilagodljivost. Meki obalni temelji uzrokovali su neravnomjerno slijeganje na nekim mjestima za montažu niza, što je dovelo do odstupanja ravnosti šina i do ±15 cm. Tehnički tim kompanije Renoglean razvio je adaptivne sisteme ovjesa koji omogućavaju robotima za čišćenje da nesmetano rade preko ovih visinskih razlika, osiguravajući da pokrivenost čišćenjem ostane nepromijenjena u zavisnosti od terena. Sistem je također usvojio modularne dizajne, s pojedinačnim robotskim jedinicama koje pokrivaju dijelove niza od približno 100 metara - jedinice mogu raditi nezavisno ili koordinirati putem centralne kontrole za efikasno upravljanje cijelim postrojenjem. Ova fleksibilna arhitektura je uveliko olakšala buduće proširenje, omogućavajući da kapacitet sistema za čišćenje raste zajedno s kapacitetom postrojenja.

Molimo kontaktirajte Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Web stranica kompanije:www.hondetechco.com

Tel: +86-15210548582