节能节水的气动往复式太阳能电池板自动清洁器

作者：张思远 李晨鹏 汤薛玉 范亚宁 能动系

指导老师：吴玉新 能动系

关键词：节能 气动式 往复运动

摘要

太阳能是目前发展前景良好的清洁能源之一，光伏发电是太阳能的主要利用方式，截至2019年，我国光伏发电总装机容量约20亿千瓦。我国大部分光伏电站建立在戈壁等沙尘多的地区，光伏电池板表面容易积累灰尘，灰尘会遮挡光线、提高电池板表面温度、腐蚀电池板，造成发电效率下降，如图1所示。在这类地区，缺水是比较常见的问题，无法大规模使用水动式清洁方式。因此，本项目采用去程吹、回程吸的节能节水的气动式的清洁方式，对太阳能电池板表面进行清洁。

吹气、吸气高度设计

在清洁器清洁除尘的过程中，若清洁器所在位置的高度过低，则吹气、吸气过程中的气体温度容易影响到太阳能电池板表面温度；且清理面积较小，所需要循环次数较多，易造成能源的浪费；吹气过程易造成灰尘二次降落在太阳能电池板上，使清洁效果变差。

若清洁器所在位置的高度过高，则到达板面的气流速度较小，吹力和吸力小，清洁效果不佳；高度的增加也会导致所需机械强度增加，造成成本的增加。

因此，需要对清洁器的工作高度进行实验设置与测定，达到最佳的清洁效果。

吹气、吸气角度设计

在清洁器的清洁除尘过程中，若清洁器垂直于太阳能电池板板面进行吹气，易导致灰尘二次降落在太阳能电池板板面上，使清洁效果变差；若清洁器吹气、吸气角度与太阳能电池板板面的角度相差过小，会导致吹气与吸气起不到应有的清洁作用，清洁效果差。

因此，需要对清洁器的工作的角度进行实验设置与测定，达到最佳的清洁效果。

运动频率设计

在清洁器的除尘过程中，若清洁器的清洁频率过高，易造成清洁器的工作消耗能量高于清洁器工作所节省的能量，无法达到节能减排的目的；若清洁器的清洁频率过低，易造成灰尘的堆积，加大清洁难度和清洁能耗，同时，易造成灰尘对太阳能电池板表面的腐蚀，导致发电效率的下降。

因此，需要对清洁器的工作的频率进行实验设置与测定，达到最佳的清洁效果。

图片：

光电转化效率-积尘密度图

二次降落位置-清洁器所在位置高度

作品实物外形效果图