Інноваційні застосування та практики машин для очищення фотоелектричних панелей у Саудівській Аравії

Як одна з країн з найбагатшими ресурсами сонячної енергії у світі, Саудівська Аравія активно розвиває свою галузь виробництва фотоелектричної енергії, щоб стимулювати трансформацію енергетичної структури. Однак часті піщані бурі в пустельних регіонах спричиняють значне накопичення пилу на поверхнях фотоелектричних панелей, що значно знижує ефективність виробництва електроенергії — ключовий фактор, що обмежує економічні вигоди від сонячних електростанцій. У цій статті систематично аналізується поточний стан застосування машин для очищення фотоелектричних панелей у Саудівській Аравії, зосереджуючись на тому, як інтелектуальні рішення для очищення, розроблені китайськими технологічними компаніями, вирішують проблеми екстремальних пустельних умов. На основі численних тематичних досліджень демонструються їхні технічні переваги та економічні вигоди. Від узбережжя Червоного моря до міста NEOM, від традиційних стаціонарних фотоелектричних масивів до систем відстеження, ці інтелектуальні пристрої для очищення змінюють моделі обслуговування фотоелектричних систем Саудівської Аравії завдяки своїй високій ефективності, водозберігаючим функціям та можливостям автоматизації, одночасно забезпечуючи відтворювані технологічні парадигми для розвитку відновлюваної енергетики на Близькому Сході.

Проблеми з пилом та потреби в очищенні у фотоелектричній галузі Саудівської Аравії

Саудівська Аравія володіє винятковими ресурсами сонячної енергії, де щорічна кількість сонячних годин перевищує 3000, а теоретичний потенціал виробництва фотоелектричної енергії сягає 2200 ТВт·год/рік, що робить її одним із найперспективніших регіонів світу для розвитку фотоелектричної енергетики. Керуючись національною стратегією «Бачення 2030», Саудівська Аравія прискорює впровадження відновлюваної енергетики, плануючи до 2030 року ввести 58,7 ГВт потужностей відновлюваної енергетики, причому більшість припадатиме на сонячні фотоелектричні системи. Однак, хоча величезна пустельна місцевість Саудівської Аравії забезпечує достатньо місця для сонячних електростанцій, вона також створює унікальні експлуатаційні проблеми — накопичення пилу призводить до втрати ефективності.

Дослідження показують, що в деяких частинах Аравійського півострова фотоелектричні панелі можуть втрачати 0,4–0,8% добової виробленої електроенергії через забруднення пилом, причому втрати потенційно можуть перевищувати 60% під час сильних піщаних бур. Це зниження ефективності безпосередньо впливає на економічну віддачу фотоелектричних установок, що робить очищення модулів ключовим компонентом обслуговування пустельних фотоелектричних систем. Пил впливає на фотоелектричні панелі через три основні механізми: по-перше, частинки пилу блокують сонячне світло, зменшуючи поглинання фотонів сонячними елементами; по-друге, шари пилу утворюють теплові бар'єри, підвищуючи температуру модулів і ще більше знижуючи ефективність перетворення; і по-третє, корозійні компоненти певного пилу можуть спричинити довготривале пошкодження скляних поверхонь і металевих каркасів.

Унікальні кліматичні умови Саудівської Аравії посилюють цю проблему. Прибережний регіон Червоного моря на заході Саудівської Аравії не лише страждає від сильного запилення, але й від високої солоності повітря, що призводить до утворення липких сумішей солі та пилу на поверхнях модулів. Східний регіон стикається з частими піщаними бурями, які можуть за короткі проміжки часу відкладати товсті шари пилу на фотоелектричних панелях. Крім того, Саудівська Аравія страждає від надзвичайної нестачі води, оскільки 70% питної води залежить від опріснення, що робить традиційні методи ручного миття дорогими та нестійкими. Ці фактори разом створюють нагальний попит на автоматизовані, водоефективні рішення для очищення фотоелектричних систем.

Таблиця: Порівняння характеристик забруднення фотоелектричних панелей у різних регіонах Саудівської Аравії

Вирішуючи цю проблему галузі, ринок фотоелектричних систем Саудівської Аравії переходить від ручного очищення до інтелектуального автоматизованого очищення. Традиційні ручні методи в Саудівській Аравії демонструють чіткі обмеження: з одного боку, віддалені пустельні райони роблять витрати на робочу силу надмірно високими; з іншого боку, дефіцит води перешкоджає широкомасштабному використанню миття під високим тиском. Оцінки показують, що на віддалених електростанціях витрати на ручне очищення можуть сягати 12 000 доларів США за МВт на рік, при цьому високе споживання води суперечить стратегіям економії води Саудівської Аравії. Натомість, автоматизовані роботи для очищення демонструють значні переваги, заощаджуючи понад 90% витрат на робочу силу, оптимізуючи використання води завдяки точному контролю частоти та інтенсивності очищення.

Уряд Саудівської Аравії та приватний сектор визнають важливість інтелектуальних технологій очищення, явно заохочуючи автоматизовані рішення в Національній програмі відновлюваної енергетики (NREP). Цей політичний напрямок прискорив впровадження роботів для очищення на ринках фотоелектричних систем Саудівської Аравії. Китайські технологічні компанії, завдяки своїм зрілим продуктам та великому досвідом застосування в пустелях, стали провідними постачальниками на ринку очищення фотоелектричних систем Саудівської Аравії. Наприклад, Renoglean Technology, екосистемний партнер Sungrow, отримала замовлення на роботів для очищення на Близькому Сході потужністю понад 13 ГВт, ставши лідером ринку інтелектуальних рішень для очищення в Саудівській Аравії.

З точки зору технологічного розвитку, ринок очищення фотоелектричних систем Саудівської Аравії демонструє три чіткі тенденції: по-перше, еволюція від однофункціонального очищення до інтегрованих операцій, де роботи все частіше включають можливості інспекції та виявлення гарячих точок; по-друге, перехід від імпортних рішень до локалізованих адаптацій, з продуктами, адаптованими до клімату Саудівської Аравії; і по-третє, перехід від автономної роботи до системної співпраці, глибокої інтеграції з системами відстеження та інтелектуальними платформами експлуатації та обслуговування. Ці тенденції разом спонукають саудівські послуги з обслуговування фотоелектричних систем до інтелектуального та ефективного розвитку, забезпечуючи технічну гарантію досягнення цілей відновлюваної енергетики в рамках «Бачення 2030».

Технічні характеристики та склад системи роботів для очищення фотоелектричних систем

Інтелектуальні роботи для очищення фотоелектричних систем, як технологічні рішення для пустельних середовищ Саудівської Аравії, інтегрують інновації в машинобудуванні, матеріалознавстві та технологіях Інтернету речей. Порівняно з традиційними методами очищення, сучасні роботизовані системи демонструють значні технічні переваги, а основні конструкції зосереджені на чотирьох цілях: ефективне видалення пилу, економія води, інтелектуальне керування та надійність. В умовах екстремального пустельного клімату Саудівської Аравії ці характеристики виявляються особливо важливими, безпосередньо впливаючи на довгострокові витрати на обслуговування та доходи від виробництва електроенергії.

З механічної точки зору, роботи для очищення для саудівського ринку в основному поділяються на дві категорії: рейкові та самохідні. Роботи на рейках зазвичай кріпляться до опор фотоелектричних панелей, досягаючи повного покриття поверхні за допомогою рейок або тросових систем, що ідеально підходить для великих наземних установок. Самохідні роботи пропонують більшу мобільність, що підходить для розподілених фотоелектричних систем на дахах або складного рельєфу. Для двосторонніх модулів та систем відстеження, що широко використовуються в Саудівській Аравії, провідні виробники, такі як Renoglean, розробили спеціалізованих роботів з унікальною «мостовою технологією», яка забезпечує динамічну координацію між системами очищення та механізмами відстеження, забезпечуючи ефективне очищення навіть тоді, коли панелі змінюють кути.

Основні компоненти механізмів очищення включають обертові щітки, пристрої для видалення пилу, системи приводів та блоки керування. Потреби саудівського ринку стимулювали постійні інновації в цих частинах: надтонкі щетинки з вуглецевого волокна та композиту ефективно видаляють липкий сольовий пил, не дряпаючи поверхні модулів; самозмащувальні підшипники та герметичні двигуни забезпечують довготривалу надійність у піщаному середовищі; вбудовані повітродувки високого тиску справляються зі стійким брудом, мінімізуючи використання води. Модель PR200 від Renoglean навіть оснащена системою «самоочисних» щіток, яка автоматично видаляє накопичений пил під час роботи, підтримуючи стабільну ефективність очищення.

• Ефективне видалення пилу: ефективність очищення >99,5%, робоча швидкість 15–20 метрів/хвилину
• Інтелектуальне керування: Підтримка дистанційного моніторингу через IoT, програмованої частоти та шляхів очищення
• Адаптація до навколишнього середовища: Робочий діапазон температур від -30°C до 70°C, клас захисту IP68
• Водозберігаюча конструкція: переважно хімічне чищення, опціонально мінімальний розпил водяного туману, використання <10% води для ручного чищення
• Висока сумісність: Адаптується до моно/біфасіальних модулів, одноосьових трекерів та різних систем кріплення

Системи приводу та живлення забезпечують надійну роботу. Рясне сонячне світло Саудівської Аравії створює ідеальні умови для роботів для прибирання на сонячних батареях. Більшість моделей використовують подвійні системи живлення, що поєднують високоефективні фотоелектричні панелі з літієвими батареями, що забезпечує роботу в похмурі дні. Примітно, що для боротьби з екстремальною літньою спекою провідні виробники розробили унікальні системи терморегулювання акумуляторів, використовуючи матеріали з фазозмінною функцією та активне охолодження для підтримки безпечної робочої температури, що значно подовжує термін служби акумуляторів. Для приводних двигунів перевагу надають безщітковим двигунам постійного струму (BLDC) завдяки їхній високій ефективності та низьким потребам у обслуговуванні, які працюють з точними редукторами для забезпечення достатнього зчеплення на піщаній місцевості.

Інтелектуальні системи керування слугують «мозком» робота та представляють собою найвиразнішу технологічну відмінність. Сучасні роботи для прибирання зазвичай оснащені кількома датчиками навколишнього середовища, які контролюють накопичення пилу, погодні умови та температуру модуля в режимі реального часу. Алгоритми штучного інтелекту динамічно коригують стратегії прибирання на основі цих даних, переходячи від запланованого до прибирання на вимогу. Наприклад, посилюючи прибирання перед піщаними бурями та подовжуючи інтервали після дощу. «Хмарна система керування комунікацією» Renoglean також підтримує координацію роботи кількох роботів на рівні заводу, уникаючи непотрібних перебоїв у виробництві енергії під час прибирання. Ці інтелектуальні функції дозволяють роботам для прибирання підтримувати оптимальну продуктивність, незважаючи на мінливий клімат Саудівської Аравії.

Мережева архітектура для зв'язку та управління даними також була оптимізована для умов Саудівської Аравії. З огляду на те, що багато великих фотоелектричних електростанцій розташовані у віддалених пустельних районах з поганою інфраструктурою, системи роботів для очищення використовують гібридні мережі: ближнього радіусу дії через LoRa або Zigbee mesh, далекого радіусу дії через 4G/супутник. Для безпеки даних системи підтримують локальне зашифроване сховище та хмарне резервне копіювання, що відповідає дедалі суворішим правилам Саудівської Аравії щодо даних. Оператори можуть контролювати всіх роботів у режимі реального часу через мобільні додатки або веб-платформи, отримувати сповіщення про несправності та дистанційно регулювати параметри, що значно підвищує ефективність управління.

Для забезпечення довговічності роботи для прибирання були спеціально оптимізовані, починаючи від вибору матеріалів і закінчуючи обробкою поверхні, для високотемпературного, вологого та солоного середовища Саудівської Аравії. Рами з алюмінієвих сплавів проходять анодування, критично важливі роз'єми виготовлені з нержавіючої сталі для захисту від корозії, спричиненої прибережною сіллю Червоного моря; всі електронні компоненти відповідають стандартам промислового захисту з чудовою герметизацією від проникнення піску; спеціально розроблені гумові гусениці або шини зберігають еластичність при екстремальних температурах, запобігаючи старінню матеріалу від перепадів температури в пустелі. Ці конструкції дозволяють роботам для прибирання досягати середнього часу напрацювання між відмовами (MTBF) понад 10 000 годин у суворих умовах Саудівської Аравії, що значно знижує витрати на обслуговування протягом життєвого циклу.

Успішне застосування роботів для очищення фотоелектричних систем у Саудівській Аравії також залежить від локалізованих систем обслуговування. Провідні виробники, такі як Renoglean, створили склади запасних частин та центри технічної підготовки в Саудівській Аравії, розвиваючи місцеві команди з обслуговування для швидкого реагування. Щоб врахувати культурні традиції Саудівської Аравії, інтерфейси та документація доступні арабською мовою, а графіки технічного обслуговування оптимізовані для ісламських свят. Ця стратегія глибокої локалізації не лише підвищує задоволеність клієнтів, але й закладає міцну основу для подальшого розширення китайських інтелектуальних технологій очищення на ринках Близького Сходу.

Завдяки розвитку штучного інтелекту та Інтернету речей, роботи для очищення фотоелектричних систем еволюціонують від простих інструментів для очищення до розумних вузлів експлуатації та обслуговування. Продукти нового покоління тепер інтегрують діагностичне обладнання, таке як тепловізійні камери та сканери кривої IV, що виконує перевірки стану компонентів під час очищення; алгоритми машинного навчання аналізують дані довгострокового очищення, щоб передбачити закономірності накопичення пилу та погіршення продуктивності модулів. Ці розширені функції підвищують роль роботів для очищення на фотоелектричних електростанціях Саудівської Аравії, поступово перетворюючи їх з центрів витрат на джерела цінності, що забезпечують додатковий прибуток для інвесторів у станції.

Приклад застосування інтелектуального очищення на фотоелектричній електростанції на узбережжі Червоного моря

Проект фотоелектричної електростанції Червоного моря потужністю 400 МВт, будучи однією з перших великомасштабних сонячних електростанцій у Саудівській Аравії, зіткнувся з типовими для регіону проблемами високої солоності та вологості, що стало знаковим прикладом розвитку китайських інтелектуальних технологій очищення в Саудівській Аравії. Розроблений ACWA Power, проект є ключовим компонентом планів розвитку відновлюваної енергетики Саудівської Аравії «Бачення 2030». Його розташування характеризується надзвичайно унікальними кліматичними умовами: середньорічна температура перевищує 30°C, відносна вологість постійно перевищує 60%, а багате на сіль повітря легко утворює стійкі кірки соляного пилу на фотоелектричних панелях — умови, за яких традиційні методи очищення виявляються неефективними та дорогими.

Вирішуючи ці проблеми, проєкт зрештою застосував індивідуальне рішення для очищення Renoglean на основі роботів для очищення фотоелектричних систем серії PR, що включає численні технологічні інновації, спеціально розроблені для середовищ з високим вмістом солі: корозійностійкі рами з титанового сплаву та герметичні підшипники запобігають пошкодженню солі критично важливих компонентів; спеціально оброблені волокна щіток запобігають адсорбції частинок солі та вторинному забрудненню під час очищення; системи керування додали датчики вологості для автоматичного регулювання інтенсивності очищення за високої вологості для досягнення оптимальних результатів. Примітно, що роботи для очищення проєкту отримали найвищий антикорозійний сертифікат у світовій фотоелектричній галузі, що є найсучаснішим рішенням для очищення на Близькому Сході на той час.

Розгортання системи очищення в рамках проекту «Червоне море» продемонструвало виняткову інженерну адаптивність. М’які прибережні фундаменти спричинили нерівномірне осідання на деяких кріпленнях решітки, що призвело до відхилень площинності рейок до ±15 см. Технічна команда Renoglean розробила адаптивні системи підвіски, що дозволили роботам для очищення плавно працювати в умовах цих перепадів висот, гарантуючи, що охоплення очищення не залежить від рельєфу місцевості. Система також використовувала модульні конструкції, при цьому окремі роботизовані блоки охоплювали приблизно 100-метрові секції решітки — блоки могли працювати незалежно або координуватися через централізоване керування для ефективного управління всім заводом. Ця гнучка архітектура значно сприяла майбутньому розширенню, дозволяючи потужності системи очищення зростати разом з потужностями заводу.

Будь ласка, зв'яжіться з компанією Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Вебсайт компанії:www.hondetechco.com

Тел.: +86-15210548582