光伏板清洁机器人可使发电量增加3~23%

发电量的增量效果能否大于清洁的耗费?

太阳能电池板设置在室外,持续暴露在自然环境中。鸟粪以及尘土、落叶、花粉、黄沙、火山灰的堆积等诸多因素,会致太阳能电池板表面脏污,可能导致发电效率降低。

有人说,在多雨的日本,即使表面沉积了污垢,雨水也会冲走电池板表面的附着物。

但是,倘若为了压缩间隔,增加设置的数量,而缩小太阳能电池板的设置角度,就会出现雨水冲不走尘土,在电池板上结块的情况。时间长了,有可能会影响发电量。

在百万光伏电站等设置大量电池板的光伏电站,清洁电池板的主流方式是使用高压清洁机和人工刷洗(图6)。

图6:使用高压清洁机及清洁刷人工清洁

需要高昂的人工成本、长时间繁重的体力劳动(摄影:J·E·T)

这需要付出昂贵的人工成本,以及长时间繁重的体力劳动。而使用高压清洁机则伴随着压力过大,使太阳能电池单元(发电元件)有产生裂纹的风险。

该公司表示,人工清洁时,4人清洁1MW电池板,需要4~5天。因为需要站着操作高压清洁机、伴着水流进行刷洗,在感到疲劳之后,清洁的品质容易变得参差不齐。

而且还存在需要擦除电池板表面的水滴痕迹、覆盖电池板外周的框架和保护玻璃的边界容易积存污垢等课题。

而使用清洁机器人,这些课题就都不存在,可提高清洁品质。而且,如果发电量增加带来的增收效果超过清洁成本,采用的优点就比较突出。

机器人清洁的业务性

使用该公司的机器人,2人操作1台机器人,1天可清洁约2000张、总输出功率约为0.5MW的太阳能电池板。约使用2000升水,2块蓄电池(1块供电4小时)。

此前的最快清洁纪录,是在接受委托清洁一座输出功率为1.2MW的光伏电站时创造的,6名工人操作2台机器人,用大约13个小时就完成了清洗。阵列的排列为4排×54列,电池板横向设置,是机器人容易提高清洁效率的阵列(图7)。

图7:横向缝隙越少,清洁的效率越高

6人操作2台机器人,清洁1.2MW的光伏电站,大约13个小时就完成了清洗(摄影:J·E·T)

清洁使用了大约4300升水。清洁时的用水量受污垢等条件的左右,很难给出标准,但大致为1张电池板1升,清洁1MW的电池板大约需要4000升水。

操作时需要携带自来水,制成纯净水后来清洁(图8)。使用纯净水是为了减少污垢因水中含有的物质而附着在太阳能电池板上。自来水中含有次氯酸钙等成分,使用井水清洗的话,因为成分复杂,也有附着的可能。

图8:在运输车内制备纯净水,利用水管向机器人输送

大厦管理的经验还运用到了在光伏电站附近确保供水点(摄影:日经BP社)

确保自来水、制备纯净水其实非常重要。大厦管理的技术经验,在确保光伏电站附近的供水点中也派上了用场。

据称,一般委托外部企业作人工清洁时,清洁1张太阳能电池板的成本约为200日元。输出功率为1MW的光伏电站大约要清洗4000枚太阳能电池板,人工费、各项经费相加,大多企业的报价约为90万日元。

而使用该公司的清洁机器人只需要两名工人操作,人工成本较低(图9)。用水量约为人工清洁的5分之1。清洁1张太阳能电池板的成本约为50日元,只有过去的大约4分之1。

图9:工人减少,清洁速度提高

清洁1张太阳能电池板的成本约为50日元,只有过去的约一半(摄影:日经BP社)

因此,尽管具体金额因电池板的设置情况和有无供排水等条件而异,但该公司设定的受托清洁费在标准条件下,1MW约为39.8万日元起,大幅降低。

据称,宫崎大学协助开展的验证,以及在客户的光伏电站进行演示的结果显示,机器人清洁后,逆变器(PCS)的输出功率比清洁前增加了约3%~约23%。

效果最为明显、差别约为23%的,是一家电池板表面被火山灰覆盖的光伏电站(图10)。

图10:火山灰也洗掉了

清洁后输出功率增加约23%的清洁示例(摄影:J·E·T)

按照在日本分布较多的输出功率为1.99MW的光伏电站估算,当购电价格为36日元(不含税)时,如果1年清洁2次,售电量增加约5%,则年售电额会在通常的约8000万日元的基础上,增加约240万日元。

该公司的方针是尽量外租清洁机器人,受托清洁服务只在附近部分地区提供。租借期限为2年,总额约为500万日元(不含税)。其中第一个月155万日元(不含税),从第2个月开始,每月为15万日元(不含税)。

外租的对象包括清洁机器人,以及机器人行驶的轨道、蓄电池和充电器、遥控器、纯净水机、水管、给水加压罐、在备有给水泵的发电站使用的发电机和供电线缆等清洁需要的全套设备。这些全部容纳在1辆旅行车中。除培训之外,还可以提供受托清洁的宣传资料。

对于自主经营光伏电站的企业,在清洁自身电站之余,还可以每1MW大约40万日元的价格,每月受托为别家清洁2~3MW的电池板,可成为一项业务。

该公司表示,有意租赁清洁机器人的,多是自主经营多座百万光伏电站,而且接受其他的光伏电站从设计、采购及施工(EPC)服务,到运营维护(O&M),提供一站式服务的企业。

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