Иновативни приложения и практики на машини за почистване на фотоволтаични панели в Саудитска Арабия

Като една от страните с най-изобилни ресурси от слънчева енергия в световен мащаб, Саудитска Арабия енергично развива своята индустрия за производство на фотоволтаична енергия, за да стимулира трансформацията на енергийната структура. Честите пясъчни бури в пустинните райони обаче причиняват силно натрупване на прах върху повърхностите на фотоволтаичните панели, което значително намалява ефективността на производството на енергия – ключов фактор, ограничаващ икономическите ползи от слънчевите електроцентрали. Тази статия систематично анализира текущото състояние на приложение на машините за почистване на фотоволтаични панели в Саудитска Арабия, като се фокусира върху това как интелигентните решения за почистване, разработени от китайски технологични компании, се справят с предизвикателствата на екстремните пустинни среди. Чрез множество казуси се демонстрират техните технически предимства и икономически ползи. От крайбрежието на Червено море до град NEOM и от традиционните фиксирани фотоволтаични масиви до системите за проследяване, тези интелигентни почистващи устройства преоформят саудитските модели за поддръжка на фотоволтаични системи със своята висока ефективност, функции за пестене на вода и възможности за автоматизация, като същевременно предоставят възпроизводими технологични парадигми за развитие на възобновяема енергия в Близкия изток.

Проблеми с праха и нужди от почистване във фотоволтаичната индустрия на Саудитска Арабия

Саудитска Арабия притежава изключителни ресурси от слънчева енергия, с годишен брой слънчеви часове над 3000 и теоретичен потенциал за производство на фотоволтаична енергия, достигащ 2200 TWh/годишно, което я прави един от най-обещаващите региони в световен мащаб за развитие на фотоволтаичната индустрия. Водена от националната стратегия „Визия 2030“, Саудитска Арабия ускорява внедряването на възобновяема енергия, като се стреми към 58,7 GW капацитет от възобновяеми източници до 2030 г., като слънчевите фотоволтаични системи ще заемат по-голямата част от тях. Въпреки че обширният пустинен терен на Саудитска Арабия осигурява достатъчно пространство за слънчеви електроцентрали, той също така представлява уникални оперативни предизвикателства – натрупване на прах, водещо до загуба на ефективност.

Изследванията показват, че в някои части на Арабския полуостров фотоволтаичните панели могат да загубят 0,4–0,8% от дневното си производство на електроенергия поради замърсяване с прах, като загубите потенциално надвишават 60% по време на силни пясъчни бури. Този спад на ефективността влияе пряко върху икономическата възвръщаемост на фотоволтаичните централи, което прави почистването на модулите основен компонент от поддръжката на пустинните фотоволтаични системи. Прахът влияе върху фотоволтаичните панели чрез три основни механизма: първо, праховите частици блокират слънчевата светлина, намалявайки абсорбцията на фотони от слънчевите клетки; второ, праховите слоеве образуват термични бариери, повишавайки температурите на модулите и допълнително намалявайки ефективността на преобразуване; и трето, корозивните компоненти в определени видове прах могат да причинят дългосрочни щети на стъклени повърхности и метални рамки.

Уникалните климатични условия на Саудитска Арабия засилват този проблем. Крайбрежният регион на Червено море в западна Саудитска Арабия е изправен пред не само силно запрашен въздух, но и с висока соленост, което води до образуването на лепкави смеси от сол и прах по повърхностите на модулите. Източният регион е изправен пред чести пясъчни бури, които могат да отложат дебели слоеве прах върху фотоволтаичните панели за кратки периоди. Освен това Саудитска Арабия страда от изключителен недостиг на вода, като 70% от питейната вода зависи от обезсоляване, което прави традиционните методи за ръчно измиване скъпи и неустойчиви. Тези фактори заедно създават неотложно търсене на автоматизирани, водоефективни решения за почистване на фотоволтаични системи.

Таблица: Сравнение на характеристиките на замърсяването от фотоволтаични панели в различни региони на Саудитска Арабия

За да се справи с този проблем в индустрията, пазарът на фотоволтаични системи в Саудитска Арабия преминава от ръчно почистване към интелигентно автоматизирано почистване. Традиционните ръчни методи в Саудитска Арабия показват ясни ограничения: от една страна, отдалечените пустинни райони правят разходите за труд непосилно високи; от друга, недостигът на вода предотвратява мащабното използване на измиване с високо налягане. Оценките показват, че в отдалечени централи разходите за ръчно почистване могат да достигнат 12 000 долара на MW годишно, като високата консумация на вода противоречи на стратегиите на Саудитска Арабия за пестене на вода. За разлика от това, автоматизираните почистващи роботи демонстрират значителни предимства, спестявайки над 90% от разходите за труд, като същевременно оптимизират потреблението на вода чрез прецизен контрол на честотата и интензивността на почистване.

Саудитското правителство и частният сектор признават значението на интелигентните технологии за почистване, като изрично насърчават автоматизираните решения в Националната програма за възобновяема енергия (NREP). Тази политическа насока ускори приемането на почистващи роботи на саудитските пазари за фотоволтаични системи. Китайските технологични компании, със своите зрели продукти и богат опит в приложенията им в пустинята, се превърнаха във водещи доставчици на пазара на фотоволтаично почистване в Саудитска Арабия. Например, Renoglean Technology, екосистемен партньор на Sungrow, е осигурила поръчки за над 13 GW почистващи роботи в Близкия изток, утвърждавайки се като лидер на пазара в Саудитска Арабия за интелигентни решения за почистване.

От гледна точка на технологичното развитие, пазарът на почистване на фотоволтаични системи в Саудитска Арабия показва три ясни тенденции: първо, еволюция от почистване с една функция към интегрирани операции, като роботите все повече включват възможности за инспекция и откриване на горещи точки; второ, преминаване от вносни решения към локализирани адаптации, с продукти, персонализирани за саудитския климат; и трето, прогресия от самостоятелна работа към системно сътрудничество, дълбоко интегрирано със системи за проследяване и интелигентни платформи за експлоатация и поддръжка. Тези тенденции заедно водят поддръжката на фотоволтаичните системи в Саудитска Арабия към интелигентно и ефективно развитие, осигурявайки техническа гаранция за постигане на целите за възобновяема енергия съгласно „Визия 2030“.

Технически характеристики и системен състав на роботи за почистване на фотоволтаични системи

Интелигентните роботи за почистване с фотоволтаични системи, като технологични решения за саудитска пустинна среда, интегрират иновации в машиностроенето, материалознанието и IoT технологиите. В сравнение с традиционните методи за почистване, съвременните роботизирани системи демонстрират значителни технически предимства, като основните им конструкции са насочени към четири цели: ефективно отстраняване на прах, пестене на вода, интелигентен контрол и надеждност. В условията на екстремния пустинен климат на Саудитска Арабия тези характеристики се оказват особено важни, като пряко влияят върху дългосрочните разходи за поддръжка и приходите от производство на електроенергия.

От механична гледна точка, почистващите роботи за саудитския пазар се разделят предимно на две категории: монтирани на релси и самоходни. Релсово монтираните роботи обикновено са фиксирани към опори на фотоволтаични панели, постигайки пълно покритие на повърхността чрез релси или кабелни системи – идеални за големи наземни инсталации. Самоходните роботи предлагат по-голяма мобилност, подходящи за разпределени фотоволтаични системи на покриви или сложен терен. За двустранни модули и системи за проследяване, широко използвани в Саудитска Арабия, водещи производители като Renoglean са разработили специализирани роботи с уникална „мостова технология“, която позволява динамична координация между почистващите системи и механизмите за проследяване, осигурявайки ефективно почистване, дори когато панелите променят ъглите си.

Основните компоненти на почистващите механизми включват въртящи се четки, устройства за отстраняване на прах, задвижващи системи и контролни устройства. Изискванията на саудитския пазар са довели до непрекъснати иновации в тези части: ултрафините и въглеродно-влакнести композитни влакна на четките ефективно премахват лепкав солен прах, без да надраскват повърхностите на модулите; самосмазващите се лагери и запечатаните двигатели осигуряват дългосрочна надеждност в песъчлива среда; интегрираните въздушни вентилатори за високо налягане се справят с упорити замърсявания, като същевременно минимизират потреблението на вода. Моделът PR200 на Renoglean дори разполага със „самопочистваща се“ система за четки, която автоматично премахва натрупания прах по време на работа, поддържайки постоянна производителност на почистване.

• Ефективно отстраняване на прах: Ефективност на почистване >99,5%, работна скорост 15–20 метра/минута
• Интелигентно управление: Поддържа дистанционно наблюдение чрез IoT, програмируема честота и пътища на почистване
• Адаптация към околната среда: Работен температурен диапазон от -30°C до 70°C, степен на защита IP68
• Водоспестяващ дизайн: Предимно химическо чистене, опционално минимално водно разпръскване, използване на <10% вода за ръчно почистване
• Висока съвместимост: Адаптира се към моно/двустранни модули, едноосни тракери и различни монтажни системи

Системите за задвижване и захранване осигуряват надеждна работа. Изобилието от слънце в Саудитска Арабия предлага идеални условия за роботи за почистване, захранвани от слънчева енергия. Повечето модели използват двойни захранващи системи, комбиниращи високоефективни фотоволтаични панели с литиеви батерии, осигуряващи работа в облачни дни. За справяне с екстремните летни горещини, водещите производители са разработили уникални системи за управление на температурата на батериите, използващи материали с фазово-сменяща се структура и активно охлаждане, за да поддържат безопасни работни температури, което значително удължава живота на батерията. За задвижващи двигатели се предпочитат безчеткови DC двигатели (BLDC) поради високата им ефективност и ниска поддръжка, работещи с прецизни редуктори, за да осигурят достатъчно сцепление върху песъчлив терен.

Интелигентните системи за управление служат като „мозък“ на робота и представляват най-отличителната технологична диференциация. Съвременните почистващи роботи обикновено разполагат с множество сензори за околната среда, които следят натрупването на прах, метеорологичните условия и температурата на модула в реално време. Алгоритмите с изкуствен интелект динамично коригират стратегиите за почистване въз основа на тези данни, преминавайки от планирано към почистване при поискване. Например, засилване на почистването преди пясъчни бури, като същевременно удължаване на интервалите след дъжд. „Системата за управление на комуникацията в облака“ на Renoglean също така поддържа координация между множество роботи на ниво инсталация, като избягва ненужни прекъсвания в производството на енергия от почистващи дейности. Тези интелигентни функции позволяват на почистващите роботи да поддържат оптимална производителност въпреки променливия климат на Саудитска Арабия.

Мрежовата архитектура за комуникация и управление на данни също е оптимизирана за условията в Саудитска Арабия. Предвид отдалечените пустинни местоположения на много големи фотоволтаични централи с лоша инфраструктура, системите за почистване с роботи използват хибридни мрежи: с малък обхват чрез LoRa или Zigbee mesh, с голям обхват чрез 4G/сателит. За сигурност на данните системите поддържат локално криптирано съхранение и архивиране в облак, отговаряйки на все по-строгите разпоредби за данните на Саудитска Арабия. Операторите могат да наблюдават всички роботи в реално време чрез мобилни приложения или уеб платформи, да получават предупреждения за неизправности и дистанционно да регулират параметрите, което значително подобрява ефективността на управлението.

За издръжлив дизайн, почистващите роботи са специално оптимизирани от избора на материали до обработката на повърхността за високотемпературни, влажни и солено-солени среди в Саудитска Арабия. Рамките са от алуминиева сплав, а критичните конектори са от неръждаема стомана, за да устоят на корозия от крайбрежната сол на Червено море; всички електронни компоненти отговарят на стандартите за индустриална защита с отлично уплътнение срещу проникване на пясък; специално формулираните гумени вериги или гуми поддържат еластичност при екстремни температури, предотвратявайки стареенето на материала от температурните колебания в пустинята. Тези конструкции позволяват на почистващите роботи да постигнат средно време между повреди (MTBF) над 10 000 часа в сурови саудитски условия, което значително намалява разходите за поддръжка през целия жизнен цикъл.

Успешното приложение на роботи за почистване на фотоволтаични системи в Саудитска Арабия също разчита на локализирани сервизни системи. Водещи производители като Renoglean са създали складове за резервни части и центрове за техническо обучение в Саудитска Арабия, като са развили местни екипи по поддръжка за бърза реакция. За да се съобразят със саудитските културни практики, интерфейсите и документацията са достъпни на арабски език, като графиците за поддръжка са оптимизирани за ислямските празници. Тази стратегия за дълбока локализация не само повишава удовлетвореността на клиентите, но и полага солидна основа за продължаващо разширяване на китайските интелигентни технологии за почистване на пазарите в Близкия изток.

С напредъка на изкуствения интелект и интернет на нещата, роботите за почистване на фотоволтаични системи се развиват от прости инструменти за почистване до интелигентни възли за експлоатация и поддръжка. Продуктите от ново поколение вече интегрират диагностично оборудване като термовизионни камери и скенери за IV криви, извършвайки проверки на състоянието на компонентите по време на почистване; алгоритмите за машинно обучение анализират дългосрочни данни за почистване, за да предскажат модели на натрупване на прах и влошаване на производителността на модулите. Тези разширени функции повишават ролята на роботите за почистване в саудитските фотоволтаични централи, като постепенно ги трансформират от разходни центрове в създатели на стойност, които осигуряват допълнителна възвръщаемост за инвеститорите в централите.

Казус за интелигентно почистване във фотоволтаична електроцентрала на крайбрежието на Червено море

Проектът за фотоволтаична централа „Червено море“ с мощност 400 MW, като ранна мащабна слънчева електроцентрала в Саудитска Арабия, се сблъска с типичните за региона предизвикателства на висока соленост и висока влажност, превръщайки се в забележителен случай за китайската интелигентна технология за почистване в Саудитска Арабия. Разработен от ACWA Power, проектът е ключов компонент от саудитските планове за възобновяема енергия „Визия 2030“. Местоположението му се характеризира с изключително уникални климатични условия: средните годишни температури надвишават 30°C, относителната влажност постоянно надвишава 60%, а богатият на сол въздух лесно образува упорити корички от солен прах върху фотоволтаичните панели – условия, при които традиционните методи за почистване се оказват неефективни и скъпи.

Справяйки се с тези предизвикателства, проектът в крайна сметка възприе персонализираното решение за почистване на Renoglean, базирано на роботи за почистване на фотоволтаични системи от серия PR, включващо множество технологични иновации, специално за среди с високо съдържание на сол: устойчиви на корозия рамки от титаниева сплав и запечатани лагери предотвратяват увреждането от сол на критични компоненти; специално обработените влакна на четките избягват адсорбцията на солни частици и вторично замърсяване по време на почистване; системите за управление добавиха сензори за влажност, за да регулират автоматично интензивността на почистване при висока влажност за оптимални резултати. Забележително е, че почистващите роботи на проекта получиха най-високия сертификат за антикорозионна защита в световната фотоволтаична индустрия, представляващ най-технически напредналото решение за почистване в Близкия изток по това време.

Разгръщането на почистващата система по проекта „Червено море“ демонстрира изключителна инженерна адаптивност. Меките крайбрежни основи причиняват неравномерно слягане при някои опори на решетката, което води до отклонения в плоскостта на релсите до ±15 см. Техническият екип на Renoglean разработи адаптивни системи за окачване, позволяващи на почистващите роботи да работят плавно при тези разлики във височината, гарантирайки, че обхватът на почистване остава незасегнат от терена. Системата също така използва модулни конструкции, като единични роботизирани единици покриват приблизително 100-метрови секции от решетката – единиците могат да работят независимо или да се координират чрез централно управление за ефективно управление на целия завод. Тази гъвкава архитектура значително улесни бъдещото разширяване, позволявайки на капацитета на почистващата система да расте заедно с капацитета на завода.

Моля, свържете се с Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Уебсайт на компанията:www.hondetechco.com

Тел.: +86-15210548582