Inovativne primjene i prakse strojeva 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 učinkovitost proizvodnje energije - ključni čimbenik koji ograničava ekonomske koristi solarnih elektrana. Ovaj članak sustavno analizira trenutni status primjene strojeva za čišćenje fotonaponskih panela u Saudijskoj Arabiji, fokusirajući se na to kako inteligentna rješenja za čišćenje koja su razvile kineske tehnološke tvrtke rješavaju izazove ekstremnih pustinjskih okruženja. Kroz više studija slučaja, pokazuje njihove tehničke prednosti i ekonomske koristi. Od obale Crvenog mora do grada NEOM, i od tradicionalnih fiksnih fotonaponskih nizova do sustava za praćenje, ovi inteligentni uređaji za čišćenje preoblikuju saudijske modele održavanja fotonaponskih sustava svojom visokom učinkovitošću, značajkama uštede vode i mogućnostima automatizacije, istovremeno pružajući ponovljive tehnološke paradigme za razvoj obnovljivih izvora energije diljem Bliskog istoka.

Izazovi prašine i potrebe za čišćenjem u fotonaponskoj industriji Saudijske Arabije

Saudijska Arabija posjeduje iznimne resurse solarne energije, s godišnjim brojem sunčanih sati većim od 3000 i teorijskim potencijalom proizvodnje fotonaponske energije koji doseže 2200 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 sustavi čine većinski udio. Međutim, iako prostrani pustinjski teren Saudijske Arabije pruža dovoljno prostora za solarne elektrane, on također predstavlja jedinstvene operativne izazove - nakupljanje prašine što dovodi do gubitka učinkovitosti.

Istraživanja pokazuju da u nekim dijelovima Arapskog poluotoka fotonaponski paneli mogu izgubiti 0,4–0,8% dnevne proizvodnje energije zbog onečišćenja prašinom, s gubicima koji potencijalno prelaze 60% tijekom jakih pješčanih oluja. Ovaj pad učinkovitosti izravno utječe na ekonomski povrat fotonaponskih elektrana, što čišćenje modula čini ključnom komponentom održavanja pustinjskih fotonaponskih sustava. Prašina utječe na fotonaponske panele putem tri primarna mehanizma: prvo, čestice prašine blokiraju sunčevu svjetlost, smanjujući apsorpciju fotona solarnih ćelija; drugo, slojevi prašine stvaraju toplinske barijere, povećavajući temperaturu modula i dodatno smanjujući učinkovitost pretvorbe; i treće, korozivne komponente u određenoj prašini mogu uzrokovati dugoročna oštećenja staklenih površina i metalnih okvira.

Jedinstveni klimatski uvjeti Saudijske Arabije pojačavaju ovaj problem. Obalno područje Crvenog mora u zapadnoj Saudijskoj Arabiji ne samo da ima veliku količinu prašine već i visoku slanost zraka, što dovodi do ljepljivih smjesa soli i prašine na površinama modula. Istočna regija suočava se s čestim pješčanim olujama koje mogu u kratkim razdobljima 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 čimbenici zajedno stvaraju hitnu potražnju za automatiziranim, vodoučinkovitim rješenjima za čišćenje fotonaponskih panela.

Tablica: Usporedba karakteristika onečišćenja fotonaponskih panela u različitim saudijskim regijama

Rješavajući ovu bolnu točku industrije, saudijsko tržište fotonaponskih sustava 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 visokima; s druge strane, nedostatak vode sprječava korištenje pranja pod visokim tlakom u velikim razmjerima. Procjene pokazuju da u udaljenim postrojenjima troškovi ručnog čišćenja mogu doseći 12.000 USD 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 uz optimizaciju potrošnje vode preciznom kontrolom učestalosti i intenziteta čišćenja.

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

S gledišta tehnološkog razvoja, saudijsko tržište čišćenja fotonaponskih sustava pokazuje tri jasna trenda: prvo, evoluciju od čišćenja s jednom funkcijom prema integriranim operacijama, s robotima koji sve više uključuju mogućnosti inspekcije i otkrivanja vrućih točaka; drugo, prelazak s uvoznih rješenja na lokalizirane prilagodbe, s proizvodima prilagođenim saudijskoj klimi; i treće, napredak od samostalnog rada do suradnje sustava, duboko integrirajući se sa sustavima praćenja i pametnim platformama za rad i održavanje. Ovi trendovi zajedno vode saudijsko održavanje fotonaponskih sustava prema inteligentnom i učinkovitom razvoju, pružajući tehničko jamstvo za postizanje ciljeva obnovljive energije u okviru „Vizije 2030.“

Tehničke značajke i sastav sustava robota za čišćenje fotonaponskih sustava

Inteligentni roboti za čišćenje s fotonaponskim sustavima, kao tehnološka rješenja za saudijska pustinjska okruženja, integriraju inovacije u strojarstvu, znanosti o materijalima i IoT tehnologijama. U usporedbi s tradicionalnim metodama čišćenja, moderni robotski sustavi pokazuju značajne tehničke prednosti, s osnovnim dizajnom usmjerenim na četiri cilja: učinkovito uklanjanje prašine, ušteda vode, inteligentna kontrola i pouzdanost. U ekstremnoj pustinjskoj klimi Saudijske Arabije, ove se značajke pokazuju posebno važnima, izravno utječući na dugoročne troškove održavanja i prihode od proizvodnje energije.

S mehaničke perspektive, roboti za čišćenje za saudijsko tržište prvenstveno se svrstavaju u dvije kategorije: oni koji se montiraju na tračnice i oni koji se samohode. Roboti koji se montiraju na tračnice obično su pričvršćeni na nosače fotonaponskih panela, postižući potpunu pokrivenost površine putem tračnica ili kabelskih sustava - idealno za velika postrojenja montirana na tlu. Samohodni roboti nude veću mobilnost, prikladnu za distribuirane fotonaponske sustave na krovovima ili složeni teren. Za bifazne module i sustave praćenja koji se široko koriste u Saudijskoj Arabiji, vodeći proizvođači poput Renogleana razvili su specijalizirane robote s jedinstvenom "mosnom tehnologijom" koja omogućuje dinamičku koordinaciju između sustava za čišćenje i mehanizama za praćenje, osiguravajući učinkovito čišćenje čak i kada paneli prilagođavaju kutove.

Ključne komponente mehanizama za čišćenje uključuju rotirajuće četke, uređaje za uklanjanje prašine, pogonske sustave i upravljačke jedinice. Zahtjevi saudijskog tržišta potaknuli su kontinuirane inovacije u tim dijelovima: ultra fine čekinje četki od ugljičnih vlakana učinkovito 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 sustav četkica za samočišćenje koji automatski uklanja nakupljenu prašinu tijekom rada, održavajući dosljedne performanse čišćenja.

• Učinkovito uklanjanje prašine: Učinkovitost čišćenja >99,5%, radna brzina 15–20 metara/minuti
• Inteligentno upravljanje: Podržava daljinsko praćenje putem interneta stvari, programabilnu učestalost i putanje čišćenja
• Prilagodba okolišu: Raspon radne temperature od -30°C do 70°C, stupanj zaštite IP68
• Dizajn koji štedi vodu: Primarno kemijsko čišćenje, opcionalno minimalna vodena magla, korištenje <10% vode za ručno čišćenje
• Visoka kompatibilnost: Prilagođava se mono/bifaznim modulima, jednoosnim trackerima i raznim sustavima montaže

Pogonski i energetski sustavi osiguravaju pouzdan rad. Obilno sunce Saudijske Arabije nudi idealne uvjete za robote za čišćenje na solarni pogon. Većina modela koristi dvostruke sustave napajanja koji kombiniraju visokoučinkovite fotonaponske panele s litijevim baterijama, osiguravajući rad u oblačnim danima. Posebno je važno napomenuti da su vodeći proizvođači, kako bi se nosili s ekstremnim ljetnim vrućinama, razvili jedinstvene sustave za upravljanje toplinom baterija koristeći materijale za promjenu faze i aktivno hlađenje kako bi održali sigurne radne temperature, značajno produžujući vijek trajanja baterije. Za pogonske motore, preferiraju se bezčetkni istosmjerni motori (BLDC) zbog svoje visoke učinkovitosti i niskog održavanja, radeći s preciznim reduktorima kako bi osigurali dovoljnu vuču na pjeskovitom terenu.

Inteligentni upravljački sustavi služe kao "mozak" robota i predstavljaju najizrazitiju tehnološku diferencijaciju. Moderni roboti za čišćenje obično imaju više senzora za okoliš koji prate nakupljanje prašine, vremenske uvjete i temperaturu modula u stvarnom vremenu. AI algoritmi dinamički prilagođavaju strategije čišćenja na temelju tih podataka, prelazeći s planiranog na čišćenje po potrebi. Na primjer, intenziviraju čišćenje prije pješčanih oluja, a produžuju intervale nakon kiše. Renogleanov "Cloud Communication Control System" također podržava koordinaciju više robota na razini postrojenja, izbjegavajući nepotrebne poremećaje u proizvodnji energije zbog aktivnosti čišćenja. Ove inteligentne značajke omogućuju robotima za čišćenje da održe optimalne performanse unatoč 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 s lošom infrastrukturom, sustavi robota za čišćenje koriste hibridno umrežavanje: kratkog dometa putem LoRa ili Zigbee mreže, dugog dometa putem 4G/satelita. Za sigurnost podataka, sustavi podržavaju lokalnu šifriranu pohranu 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 uvelike poboljšava učinkovitost upravljanja.

Radi trajnosti, roboti za čišćenje posebno su optimizirani, od odabira materijala do površinske obrade, za okruženja Saudijske Arabije s visokim temperaturama, visokom vlagom i visokim udjelom 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 zadovoljavaju 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 omogućuju robotima za čišćenje da postignu prosječno vrijeme između kvarova (MTBF) veće od 10 000 sati u teškim saudijskim uvjetima, značajno smanjujući troškove održavanja tijekom životnog ciklusa.

Uspješna primjena robota za čišćenje fotonaponskih sustava u Saudijskoj Arabiji također se oslanja na lokalizirane servisne sustave. 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, sučelja i dokumentacija dostupni su na arapskom jeziku, s rasporedima održavanja optimiziranim za islamske blagdane. 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 umjetne inteligencije i interneta stvari, roboti za čišćenje fotonaponskih sustava razvijaju se od jednostavnih alata za čišćenje do pametnih čvorova za rad i održavanje. Proizvodi nove generacije sada integriraju dijagnostičku opremu poput termovizijskih kamera i skenera IV krivulja, provodeći provjere ispravnosti komponenti tijekom čišćenja; algoritmi strojnog učenja analiziraju dugoročne podatke o čišćenju kako bi predvidjeli obrasce nakupljanja prašine i smanjenje performansi modula. Ove proširene funkcije podižu ulogu robota za čišćenje u saudijskim fotonaponskim elektranama, postupno ih transformirajući iz centara troškova u kreatore vrijednosti koji donose dodatne povrate investitorima u postrojenja.

Primjer primjene inteligentnog čišćenja u fotonaponskoj elektrani na obali Crvenog mora

Projekt fotonaponske elektrane na Crvenom moru snage 400 MW, kao rana velika solarna elektrana u Saudijskoj Arabiji, suočio se s tipičnim izazovima visoke slanosti i vlage u regiji, te je postao prekretnica za kinesku inteligentnu tehnologiju čišćenja u Saudijskoj Arabiji. Projekt, koji je razvila tvrtka 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 stvara tvrdokorne naslage slane prašine na fotonaponskim panelima - uvjeti u kojima se tradicionalne metode čišćenja pokazuju neučinkovitima i skupima.

Rješavajući te izazove, projekt je na kraju usvojio Renogleanovo prilagođeno rješenje za čišćenje temeljeno na robotima za čišćenje fotonaponskih sustava PR serije, uključujući više tehnoloških inovacija posebno za okruženja s visokim udjelom soli: okviri od titanijeve legure otporni na koroziju i zatvoreni ležajevi sprječavaju oštećenje kritičnih komponenti solju; posebno obrađena vlakna četkica sprječavaju adsorpciju čestica soli i sekundarnu kontaminaciju tijekom čišćenja; upravljački sustavi dodali su senzore vlažnosti za automatsko podešavanje intenziteta čišćenja pri visokoj vlažnosti za optimalne rezultate. Značajno je da su roboti za čišćenje projekta dobili najviši certifikat protiv korozije u globalnoj fotonaponskoj industriji, što predstavlja tehnički najnaprednije rješenje za čišćenje na Bliskom istoku u to vrijeme.

Implementacija sustava za čišćenje u projektu Crveno more pokazala je iznimnu inženjersku prilagodljivost. Meki obalni temelji uzrokovali su neravnomjerno slijeganje na nekim mjestima za montažu niza, što je dovelo do odstupanja ravnosti tračnica do ±15 cm. Tehnički tim tvrtke Renoglean razvio je prilagodljive sustave ovjesa koji omogućuju robotima za čišćenje nesmetan rad preko tih visinskih razlika, osiguravajući da pokrivenost čišćenjem ostane netaknuta terenom. Sustav je također usvojio modularne dizajne, s pojedinačnim robotskim jedinicama koje pokrivaju dijelove niza od približno 100 metara - jedinice mogu raditi neovisno ili koordinirati putem središnjeg upravljanja za učinkovito upravljanje cijelim postrojenjem. Ova fleksibilna arhitektura uvelike je olakšala buduće širenje, omogućujući rast kapaciteta sustava za čišćenje usporedno s kapacitetom postrojenja.

Molimo kontaktirajte tvrtku Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Web stranica tvrtke:www.hondetechco.com

Tel: +86-15210548582