Zonnepanelen verliezen aan opbrengst als er een laag stof op ligt. De oplossing is er een plens water overheen gooien, maar dat is arbeidsintensief en in woestijngebieden is dat water duur, of niet voorhanden. Ingenieurs van MIT komen met een alternatief: een elektrisch geladen plaat die de stofdeeltjes van de panelen laat springen.

 

Het probleem van stof op zonnepanelen is niet direct urgent in een land als Nederland, hoewel het ook hier geen kwaad kan om af en toe een natte spons of een zachte borstel over je panelen te halen.

Waar lagen stof vooral een probleem vormen, is in woestijngebieden. En laat dat nu net de regio’s zijn waar grote zonneparken ook de meeste stroom kunnen genereren.
 

Terugval

Volgens onderzoek kan woestijnstof de opbrengst van panelen wel met 30 procent reduceren, een enorme terugval in prestaties. Zeker als je weet dat ingenieurs tegelijkertijd moeite doen om nieuwe materialen voor zonnecellen te ontwikkelen, die enkele tienden van een procent meer stroom opwekken.

Al die beetjes helpen, maar niet echt dus als in de praktijk de prestaties van een zonnepark worden gehinderd door lagen stof.

Ingenieurs van het Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, Verenigde Staten, hebben nu iets bedacht om dat stof eraf te krijgen zonder dat daar water voor nodig is.
 

Statische elektriciteit

Onderzoekers uit de groep van hoogleraar werktuigbouwkunde Kripa Varanasi ontwikkelden een eenvoudig systeem dat de stofdeeltjes van een zonnepaneel afhaalt zonder het aan te raken. Het werkt op basis van statische elektriciteit. Ze beschreven de details van hun idee vorige week in een artikel in tijdschrift Science Advances.
 

Springende stofdeeltjes

Een elektrisch geladen plaat beweegt vlak boven het oppervlak van het zonnepaneel langs en geeft de stofdeeltjes een elektrische lading. Een dunne doorzichtige coating, die bovenop het paneel zit, krijgt dezelfde lading en daardoor springen de stofdeeltjes van het paneel af en vallen op de grond.

Het systeem van de MIT-onderzoekers werkt al goed in het laboratorium, zoals deze video laat zien:



Bijna alle zandkorrels springen van het zonnepaneel af, zodra de elektrisch geladen plaat langskomt.
 

Watervraag terugdringen

Het slimme systeem van de MIT-onderzoekers moet op termijn de watervraag van zonneparken in woestijnen terugdringen. Daarvoor wordt wereldwijd op dit moment een kleine veertig miljard liter water per jaar gebruikt. Dat is water dat na het reinigen van een zonnepaneel de bodem in loopt, doodzonde.
 

Krassen

Ook zou de elektrostatische reiniging een beter alternatief kunnen zijn voor het reinigen van zonnepanelen met droge borstels, wat hier en daar ook gebeurt. Doe je dit één keer, dan is er geen probleem, maar als dit vaker gebeurt, dan kunnen er op den duur krassen ontstaan in de toplaag van het paneel en ook die gaan ten koste van de stroomopbrengst.

De volgende stap is om systemen te ontwerpen die in de praktijk zijn aan te brengen op een rij zonnepanelen. Daarmee willen dezelfde onderzoekers experimenten gaan doen om te kijken hoeveel het stofvrij houden van panelen in praktijkomstandigheden aan winst (of eigenlijk dus: minder verlies) oplevert.
 

Elektromotor

Een eerste mogelijkheid is om een geleidende plaat via een rail met een elektromotor langs de rij zonnepanelen te laten bewegen. De elektriciteit voor de motor en voor het opladen van de plaat komt van het zonnepark zelf.

Een andere aanpak, zonder bewegende delen, is om permanent een dunne en doorzichtige geleidende plaat boven elk zonnepaneel te hangen. Die plaat krijgt dan om de zoveel tijd een elektrische lading, waardoor het stof van de panelen verdwijnt.

Punt van aandacht is hierbij wel dat deze permanent aanwezige plaat niet te veel zonlicht mag tegenhouden. Anders komt de eigenaar van het zonnepark van de regen in de drup. Zijn panelen blijven dan vrij van stof, maar het park produceert minder stroom dan zou moeten.
 




Illustraties Kripa Varanasi Group