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Une méthode conçue pour nettoyer les panneaux solaires sans eau

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Marrakech, Mar. 14. (Maroc-Actu) –

Une méthode de nettoyage sans eau pour dépoussiérer les installations solaires dans les régions sèches a été mise au point par des ingénieurs de l’Institut de recherche sur l’environnement et le développement (IRD). Institut de technologie du Massachusetts (MIT).

L’énergie solaire devrait atteindre 10 % de la production mondiale d’électricité d’ici 2030, et une grande partie est susceptible d’être située dans des zones désertiques, où la lumière du soleil est abondante.. Mais l’accumulation de poussière sur les panneaux solaires ou les miroirs est déjà un problème majeur car elle peut réduire le rendement des panneaux photovoltaïques jusqu’à 30 % en un mois seulement.

On estime que le nettoyage des panneaux solaires consomme 38 tonnes d’eau par an, ce qui suffirait à alimenter en eau potable jusqu’à 2 millions de personnes. Les tentatives de nettoyage sans eau demandent beaucoup de travail et ont tendance à provoquer des rayures irréversibles sur les surfaces, ce qui réduit également l’efficacité.

L’équipe de recherche du MIT a conçu un moyen de nettoyer automatiquement les panneaux solaires, ou les miroirs des centrales thermiques solaires, dans un système sans eau et sans contact qui pourrait réduire considérablement le problème de la poussière.

Le nouveau système, décrite dans Science Advancesutilise la répulsion électrostatique pour que les particules de poussière se détachent et sautent pratiquement de la surface du panneau, sans avoir besoin d’eau ou de brosses. Pour activer le système, une simple électrode passe juste au-dessus de la surface du panneau solaire, communiquant une charge électrique aux particules de poussière, qui sont ensuite repoussées par une charge appliquée au panneau lui-même.

Le professeur d’ingénierie mécanique Kripa Varanasi déclare. dans une déclaration qu' »un problème banal comme la poussière peut tout gâcher ». Les tests en laboratoire effectués par Varanasi et Sreedath Panat, étudiant diplômé du MIT, ont montré que la baisse de la production d’énergie des panneaux se produit brutalement au début du processus d’accumulation de la poussière. et peut facilement atteindre une réduction de 30 % après seulement un mois sans nettoyage.

Ils ont calculé que même une réduction de 1 % de la production, dans une installation solaire de 150 mégawatts, pourrait entraîner une perte de 200 000 dollars de revenus annuels.. Selon les chercheurs, à l’échelle mondiale, une réduction de 3 à 4 % de la production d’électricité des centrales solaires entraînerait une perte comprise entre 3,3 et 5,5 milliards de dollars (3 à 5 milliards d’euros).

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« On travaille beaucoup sur les matériaux solaires », explique Varanasi. Ils repoussent les limites, essayant de gagner un petit pourcentage ici et là en améliorant l’efficacité, Et voici quelque chose qui peut effacer tout ça immédiatement.

Bon nombre des plus grandes installations solaires du monde, comme celles de la Chine, de l’Inde, des Émirats arabes unis et des États-Unis, sont situées dans des régions désertiques. L’eau utilisée pour nettoyer ces panneaux solaires à l’aide de jets d’eau sous pression doit être acheminée par camion depuis des régions éloignées et doit être très pure pour ne pas laisser de dépôts sur les surfaces. Le gommage à sec est parfois utilisé, mais il est moins efficace pour nettoyer les surfaces et peut provoquer des rayures permanentes qui réduisent également la transmission de la lumière.

Le nettoyage de l’eau représente environ 10 % des coûts d’exploitation des installations solaires.. Selon les chercheurs, le nouveau système pourrait réduire ces coûts et améliorer la production énergétique globale en permettant un nettoyage automatique plus fréquent.

« L’empreinte hydrique de l’industrie solaire est époustouflante –Varanasi souligne, et il augmentera au fur et à mesure que ces installations continueront à se développer dans le monde. L’industrie doit donc être très prudente et réfléchir à la manière de faire de cette solution une solution durable.

D’autres groupes ont essayé de développer des solutions basées sur l’électrostatique, mais celles-ci reposaient sur une couche appelée écran électrodynamique, qui utilise des électrodes interdigitées. Ces écrans peuvent présenter des défauts qui permettent à l’humidité de pénétrer et de provoquer une défaillance, explique M. Varanasi. Ils pourraient toutefois être utiles dans un endroit comme Mars, dit-il, où l’humidité n’est pas un problème, même dans les environnements désertiques de la Terre, cela peut être un problème sérieux.

Le nouveau système qu’ils ont mis au point ne nécessite qu’une électrode, qui peut être une simple tige métallique, pour passer au-dessus du panneau, produisant un champ électrique qui confère une charge aux particules de poussière sur son passage.

Une charge opposée appliquée à une couche conductrice transparente de quelques nanomètres d’épaisseur déposée sur le couvercle en verre du panneau solaire repousse alors les particules. En calculant la tension correcte à appliquer, les chercheurs ont pu trouver une plage de tension suffisante pour vaincre la force de gravité et les forces d’adhésion, et faire monter la poussière.

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En utilisant des échantillons de poudre spécialement préparés en laboratoire avec une gamme de tailles de particules, les expériences ont démontré que le processus fonctionne efficacement dans une installation d’essai à l’échelle du laboratoire, explique M. Panat.

Les tests ont montré que l’humidité de l’air amenait une fine couche d’eau sur les particules, ce qui s’est avéré crucial pour que l’effet fonctionne. Nous avons mené des expériences avec des taux d’humidité variables, de 5 à 95 % », explique-t-il. Tant que l’humidité ambiante est supérieure à 30 %, vous pouvez éliminer presque toutes les particules de la surface.mais quand l’humidité diminue, cela devient plus difficile.

Varanasi souligne que « la bonne nouvelle est que lorsque l’on atteint 30 % d’humidité, la plupart des déserts entrent dans ce régime ». Et même ceux qui sont habituellement plus secs que cela ont tendance à avoir une humidité plus élevée aux premières heures du matin, ce qui entraîne la formation de rosée, de sorte que le nettoyage pourrait être programmé en conséquence.

« En outre, contrairement à certains travaux antérieurs sur les écrans électrodynamiques, qui ne fonctionnent pas réellement avec une humidité élevée ou même modérée, notre système peut fonctionner avec une humidité aussi élevée que 95 %, indéfiniment.« , dit-il.

En pratique, à l’échelle, chaque panneau solaire pourrait être équipé de rails de chaque côté, avec une électrode traversant le panneau. Un petit moteur électrique, utilisant peut-être une infime partie de la production propre du panneau, actionnerait un système de courroies pour déplacer l’électrode d’une extrémité à l’autre du panneau, ce qui ferait tomber toute la poussière. L’ensemble du processus peut être automatisé ou contrôlé à distance. Une autre solution consiste à placer de fines bandes de matériau conducteur transparent de façon permanente sur le panneau, éliminer le besoin de pièces mobiles.

En éliminant la dépendance à l’égard de l’eau acheminée par camion, en éliminant l’accumulation de poussière qui peut contenir des composés corrosifs et en réduisant les coûts d’exploitation globaux, ces systèmes ont le potentiel d’améliorer considérablement l’efficacité et la fiabilité globales des installations solaires, conclut M. Varanasi.

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