Une équipe de recherche européenne a étudié l'impact de la pollution par le sable et la poussière sur les modules photovoltaïques à Oman. Ils ont collecté 60 échantillons à différentes saisons, mois et angles d’inclinaison.
Des scientifiques de l'Imperial College de Londres et de l'Institut de technologie de Karlsruhe ont étudié les effets de la pollution par le sable et la poussière sur les surfaces vitrées des modules solaires à Oman. La moitié d'Oman est désertique.
Ils ont étudié l’impact de la pollution par le sable et la poussière sur les performances optiques et électriques des panneaux photovoltaïques. Christos Markides, co-auteur de l'étude, a déclaré aux journalistes : "Nous avons également mené une analyse économique de la pollution par les poussières, mais elle n'a pas encore été publiée. Les résultats montrent que les pertes économiques dépendent fortement de l'emplacement spécifique."
L'étude était basée sur 60 échantillons prélevés dans une station de traitement des eaux usées à Mascate, la capitale d'Oman.
Le document déclare : « L'estimation de la production d'énergie des installations photovoltaïques réelles reste un défi car les pertes par pollution par les poussières peuvent être sur/sous-estimées. Les pertes par pollution par les poussières dépendent fortement de la taille des particules, de leur forme et des spectres associés, ce qui peut avoir un impact significatif sur les performances des installations photovoltaïques. Dans cet article, nous présentons les résultats d'une vaste campagne d'essais expérimentaux en extérieur contre la contamination par le sable et la poussière, en appliquant des techniques de caractérisation détaillées tout en tenant compte des pertes qui en résultent.
Dans l'article « Caractérisation de l'encrassement de la surface du verre et son impact sur les performances optiques et solaires photovoltaïques », récemment publié dans la revue Renewable Energy, Markides et ses collègues expliquent que les échantillons de test ont été produits par une éprouvette en verre de fer. Dans l'industrie solaire, ces coupons sont souvent utilisés pour encapsuler la couche supérieure des modules photovoltaïques. Ils ont collecté des échantillons de verre à la fin de chaque mois en 2021, en distinguant la saison des pluies de la saison sèche. Au cours de chaque période de collecte, les chercheurs ont collecté quatre échantillons à des angles d'inclinaison de 0, 23, 45 et 90 degrés.
Ils ont ensuite envoyé les échantillons à Londres pour des tests de transmission de la lumière. L'analyse montre que la transmission relative des échantillons horizontaux diminue de 65 % pendant la saison des pluies, de 68 % pendant la saison sèche et de 64 % toute l'année.
L'équipe de recherche a ajouté : « En comparaison, la transmission relative de l'éprouvette verticale a diminué respectivement de 34 %, 19 % et 31 %. La moyenne de l'éprouvette humide, de l'éprouvette sèche et de l'éprouvette d'un an à trois inclinaisons différentes angles La transmission relative est réduite de 44 %, 49 % et 42 % respectivement."
Sur la base de ces résultats, les chercheurs ont calculé les pertes de puissance attendues des modules photovoltaïques monocristallins dans des conditions de test standard, à savoir une intensité de rayonnement de 1 000 W/m2 et une température de 25 degrés Celsius.
Ils ont ajouté : « Les diminutions relatives de transmission mesurées à l'aide d'échantillons horizontaux de saison humide, de saison sèche et toute l'année correspondent respectivement à 67 %, 70 % et 66 % des diminutions relatives prévues de la production d'électricité. Estimées à un angle d'inclinaison local de 23 degrés, mensuel La perte de transmission relative est d'environ 30 %, ce qui entraîne une diminution d'environ 30 % de la puissance photovoltaïque relative équivalente sur le site d'étude chaque mois.
Les scientifiques ont ensuite utilisé la microscopie à rayons X et électronique pour analyser les caractéristiques des particules du sol. Puisque tous les échantillons de verre ont été prélevés au même endroit, les scientifiques ont supposé que leurs saletés avaient exactement les mêmes caractéristiques matérielles. Par conséquent, ils n’ont analysé les échantillons de verre horizontaux que pendant les saisons humides et sèches et tout au long de l’année.
Ils ont souligné : « Les résultats de la diffraction des rayons X (DRX) montrent que les éprouvettes de pollution par le sable et la poussière toute l'année contiennent une variété de minéraux, tels que la silice, le carbonate de calcium, le carbonate de calcium et de magnésium, le dioxyde de titane, le carbure de fer et le silicate d'aluminium. Répartition des éléments La figure met en évidence les composés rapportés par l'analyse XRD. L'élément le plus dominant est le silicium (Si), les éléments restants comprennent le carbone (C), l'oxygène (O), le sodium (Na), le magnésium (Mg), l'aluminium (Al), calcium (Ca) et fer (Fe)."
Les chercheurs ont également découvert que les échantillons de saison sèche contenaient plus de particules PM10 que les échantillons de saison des pluies. Les PM10 sont des particules inhalables de moins de 10 microns de diamètre. "L'étude démontre également que les précipitations périodiques peuvent naturellement éliminer les grosses particules accumulées, mais pas les petites particules", expliquent-ils dans le document.