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Auswirkungen von Salzablagerungen auf die Leistung von schwimmenden PV-Anlagen

Fallstudien, Halbleiter, Unterhaltungselektronik
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Das Institut für Nachhaltige Energie (ISE) der Universität Malta widmet sich der Erforschung von Materialien für Systeme zur Umwandlung von Sonnenenergie, von Methoden zur Gewinnung alternativer Energien und von Strategien zur Verbesserung der Energieeffizienz in urbanen Umfeldern. Die neu errichteten ISE Solarforschungslabors konzentrieren sich auf die Entwicklung neuartiger Materialien und Feinschichten für photovoltaische Anwendungen. Das Portfolio umfasst jedoch auch die Untersuchung der Auswirkungen der Salztrocknung auf schwimmende Photovoltaikanlagen.

The Konfokaltechnik wurde
zur Messung der Dicke und Rauigkeit von Salzschichten auf Objektträgern aus Glas genutzt.

Schwimmende photovoltaische Anlagen sind ein neues Konzept, das an Land installierte PV-Technologie mit neuartigen schwimmenden Anlagen kombiniert. Weltweit wurde bereits eine Reihe schwimmender PV-Anlagen auf unterschiedlichen stehenden Gewässern, wie Baggerseen und Wasserreservoirs und landwirtschaftlichen Teichen, errichtet.

Für kleine Inseln, wie Malta, die von salzhaltigen Hoheitsgewässern umgeben sind, müssen die potentiellen Auswirkungen von Salzablagerungen auf die Leistung schwimmender Photovoltaik vor der Off-Shore-Installation beurteilt werden. Zur Ausschöpfung des vollen Potentials von PV-Anlagen, müssen Effizienz und Leistung auf dem höchstmöglichen Level gehalten werden. Daher ist die Bewertung sämtlicher Faktoren erforderlich, die sich auf diese beiden Parameter auswirken können.

Staubablagerungen auf PV-Paneelen können die Leistung stark beeinträchtigen. Die Auswirkungen von Salzablagerungen auf solchen Vorrichtungen wurden hingegen bisher noch nicht untersucht. Salz ist einerseits transparenter als Staub, weshalb es zu ermitteln gilt, inwiefern Salzablagerungen den Lichteinfall verringern. Darüber hinaus ist festzustellen, wie stark sich das Salz auf den Paneelen ablagert.

Zur Untersuchung der Leistungsfähigkeit von PV-Paneelen in marinen Umgebungen wird eine Versuchsreihe durchgeführt, im Rahmen derer Trübungs- und Lichttransmissionsprüfungen an mit Lösungen verschiedener Salzkonzentrationen benetzten Oberflächen durchgeführt werden. Die Messung der Dicke der Salzablagerungen auf schwimmenden PV-Anlagen zur Ermittlung des Zeitraums, während dessen Paneele Salz ausgesetzt werden können, ohne dass negative Auswirkungen auftreten, erfolgt unter Einsatz von optischer Weißlicht-Profilometrie in Verbindung mit Mikroskopie.

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Die Prüfungen werden an Mikroskop-Objektträgern aus Glas (26×76 mm) durchgeführt, die parallel zu den an den Paneelen durchgeführten Benetzungsprüfungen mit Salz beschichtet werden. Die Eigenschaften der Salzablagerungen wurden aufgrund ihrer straken Variabilität mit Hilfe der konfokalen Profilometrie untersucht.

Mit dem Hellfeldobjektiv mit 2,5-facher Vergrößerung wurde zunächst ein Überblick über die Proben gewonnen, um eine Vorstellung von den hervorstechenden Merkmalen zu erlangen. Danach wurden die kristallinen Merkmale der relevanten Bereiche mit einem Objektiv mit 20-facher Vergrößerung im Hellfeldmodus aufgenommen.

Zur Ermittlung von Informationen wie der Kristallhöhe (und der näherungsweisen Dicke) sowie hervortretender Teile wurden die dreidimensionalen Profile anschließend verarbeitet.

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Die in die Software integrierten Nachbearbeitungsfunktionen waren für eine genaue Messung unerlässlich und boten Algorithmen zur Verflachung und Optionen zur Wiederherstellung fehlender Datenpunkte.

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Mit dem optischen 3D-Profiler S neox von Sensofar ist es möglich, mit Salz beschichtete Glasobjektträger zu vermessen. Das Hellfeldobjektiv mit 2,5-facher Vergrößerung bietet einen vergrößerten Überblick über die Probe und ermöglicht es, die relevanten Bereiche vor der Messung zu lokalisieren.

Die konfokale Technik (20-faches Hellfeldobjektiv) wurde erfolgreich zur Messung der Dicke und Rauheit dieser Teile eingesetzt, wobei hochauflösende Topografien mit ausreichender Zuverlässigkeit erfasst wurden, um Rückschlüsse auf die Dicke, die kritischen Abmessungen und die Verteilung der Partikel auf der Oberfläche zu ziehen. In einigen Fällen waren erweiterte Messungen zur Erfassung größerer Bereiche erforderlich.

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