Kā viena no valstīm ar visbagātākajiem saules enerģijas resursiem pasaulē, Saūda Arābija enerģiski attīsta savu fotoelektriskās enerģijas ražošanas nozari, lai veicinātu enerģijas struktūras pārveidi. Tomēr biežās smilšu vētras tuksneša reģionos izraisa ievērojamu putekļu uzkrāšanos uz fotoelektrisko paneļu virsmām, ievērojami samazinot enerģijas ražošanas efektivitāti, kas ir galvenais faktors, kas ierobežo saules elektrostaciju ekonomiskos ieguvumus. Šajā rakstā sistemātiski tiek analizēts pašreizējais fotoelektrisko paneļu tīrīšanas iekārtu pielietojuma statuss Saūda Arābijā, koncentrējoties uz to, kā Ķīnas tehnoloģiju uzņēmumu izstrādātie viedie tīrīšanas risinājumi risina ekstremālu tuksneša vides izaicinājumus. Izmantojot vairākus gadījumu pētījumus, tas demonstrē to tehniskās priekšrocības un ekonomiskos ieguvumus. No Sarkanās jūras piekrastes līdz NEOM pilsētai un no tradicionālajām fiksētajām fotoelektrisko iekārtu masīvām līdz izsekošanas sistēmām šīs viedās tīrīšanas ierīces pārveido Saūda Arābijas fotoelektrisko iekārtu apkopes modeļus ar to augsto efektivitāti, ūdens taupīšanas funkcijām un automatizācijas iespējām, vienlaikus nodrošinot atkārtojamas tehnoloģiskās paradigmas atjaunojamās enerģijas attīstībai visā Tuvajos Austrumos.
Putekļu radītās problēmas un tīrīšanas vajadzības Saūda Arābijas fotoelektrisko elementu nozarē
Saūda Arābijai ir izcili saules enerģijas resursi — gada saulaino stundu skaits pārsniedz 3000, un teorētiskais fotoelektrisko (FV) ražošanas potenciāls sasniedz 2200 TWh/gadā, padarot to par vienu no daudzsološākajiem reģioniem pasaulē FV attīstībai. Vadoties pēc valsts stratēģijas “Vision 2030”, Saūda Arābija paātrina atjaunojamās enerģijas ieviešanu, līdz 2030. gadam sasniedzot 58,7 GW atjaunojamās enerģijas jaudas, kur lielāko daļu veido saules FV. Tomēr, lai gan Saūda Arābijas plašais tuksneša reljefs nodrošina pietiekami daudz vietas saules enerģijas elektrostacijām, tas rada arī unikālas ekspluatācijas problēmas — putekļu uzkrāšanos, kas noved pie efektivitātes zudumiem.
Pētījumi liecina, ka dažās Arābijas pussalas daļās saules paneļi var zaudēt 0,4–0,8 % no dienā saražotās elektroenerģijas daudzuma putekļu piesārņojuma dēļ, un spēcīgu smilšu vētru laikā zudumi var pārsniegt 60 %. Šis efektivitātes samazinājums tieši ietekmē saules bateriju ekonomisko atdevi, padarot moduļu tīrīšanu par galveno tuksneša saules bateriju apkopes sastāvdaļu. Putekļi ietekmē saules paneļus, izmantojot trīs galvenos mehānismus: pirmkārt, putekļu daļiņas bloķē saules gaismu, samazinot saules bateriju fotonu absorbciju; otrkārt, putekļu slāņi veido termiskās barjeras, paaugstinot moduļu temperatūru un vēl vairāk samazinot konversijas efektivitāti; un, treškārt, dažu putekļu kodīgās sastāvdaļas var ilgtermiņā sabojāt stikla virsmas un metāla rāmjus.
Saūda Arābijas unikālie klimatiskie apstākļi šo problēmu saasina. Sarkanās jūras piekrastes reģionā Saūda Arābijas rietumos ir ne tikai spēcīgs putekļu slānis, bet arī gaiss ar augstu sāļumu, kā rezultātā uz moduļu virsmām veidojas lipīgi sāls un putekļu maisījumi. Austrumu reģionā bieži notiek smilšu vētras, kas īsā laikā var noklāt uz saules bateriju paneļiem biezus putekļu slāņus. Turklāt Saūda Arābija cieš no ārkārtēja ūdens trūkuma, jo 70% dzeramā ūdens ir atkarīgs no atsāļošanas, padarot tradicionālās manuālās mazgāšanas metodes dārgas un neilgtspējīgas. Visi šie faktori kopā rada steidzamu pieprasījumu pēc automatizētiem, ūdeni taupošiem saules bateriju tīrīšanas risinājumiem.
Tabula: Fotoelektrisko paneļu piesārņojuma raksturlielumu salīdzinājums dažādos Saūda Arābijas reģionos
| Reģions | Primārie piesārņotāji | Piesārņojuma raksturojums | Tīrīšanas izaicinājumi |
|---|---|---|---|
| Sarkanās jūras piekraste | Smalkas smiltis + sāls | Ļoti lipīgs, kodīgs | Nepieciešami korozijizturīgi materiāli, bieža tīrīšana |
| Centrālais tuksnesis | Rupjas smilšu daļiņas | Ātra uzkrāšanās, liels pārklājums | Nepieciešama jaudīga tīrīšana, nodilumizturīgs dizains |
| Austrumu rūpniecības zona | Rūpnieciskie putekļi + smiltis | Sarežģīts sastāvs, grūti noņemams | Nepieciešama daudzfunkcionāla tīrīšana, ķīmiskā izturība |
Risinot šo nozares problēmu, Saūda Arābijas fotoelektrisko iekārtu tirgus pāriet no manuālas tīrīšanas uz inteliģentu automatizētu tīrīšanu. Tradicionālajām manuālajām metodēm Saūda Arābijā ir skaidri ierobežojumi: no vienas puses, attālās tuksneša atrašanās vietas padara darbaspēka izmaksas pārāk augstas; no otras puses, ūdens trūkums neļauj plaši izmantot augstspiediena mazgāšanu. Aplēses liecina, ka attālās elektrostacijās manuālās tīrīšanas izmaksas var sasniegt 12 000 USD par MW gadā, un liels ūdens patēriņš ir pretrunā ar Saūda Arābijas ūdens taupīšanas stratēģijām. Turpretī automatizētie tīrīšanas roboti demonstrē ievērojamas priekšrocības, ietaupot vairāk nekā 90 % darbaspēka izmaksu, vienlaikus optimizējot ūdens patēriņu, precīzi kontrolējot tīrīšanas biežumu un intensitāti.
Saūda Arābijas valdība un privātais sektors atzīst viedo tīrīšanas tehnoloģiju nozīmi, nepārprotami veicinot automatizētus risinājumus Nacionālajā atjaunojamās enerģijas programmā (NREP). Šis politikas virziens ir paātrinājis tīrīšanas robotu ieviešanu Saūda Arābijas saules bateriju tirgos. Ķīnas tehnoloģiju uzņēmumi ar saviem nobriedušajiem produktiem un plašo pieredzi tuksneša pielietojumā ir kļuvuši par vadošajiem piegādātājiem Saūda Arābijas saules bateriju tīrīšanas tirgū. Piemēram, Renoglean Technology, Sungrow ekosistēmas partneris, ir nodrošinājis vairāk nekā 13 GW tīrīšanas robotu pasūtījumu Tuvajos Austrumos, kļūstot par tirgus līderi Saūda Arābijā viedo tīrīšanas risinājumu jomā.
No tehnoloģiskās attīstības viedokļa Saūda Arābijas saules bateriju tīrīšanas tirgū ir vērojamas trīs skaidras tendences: pirmkārt, attīstība no vienas funkcijas tīrīšanas uz integrētām darbībām, robotiem arvien vairāk iekļaujot pārbaudes un karsto punktu noteikšanas iespējas; otrkārt, pāreja no importētiem risinājumiem uz lokalizētiem pielāgojumiem, produktiem pielāgojot tos Saūda Arābijas klimatam; un, treškārt, pāreja no patstāvīgas darbības uz sistēmu sadarbību, dziļi integrējoties ar izsekošanas sistēmām un viedajām ekspluatācijas un uzturēšanas platformām. Šīs tendences kopā virza Saūda Arābijas saules bateriju apkopes virzienu uz inteliģentu un efektīvu attīstību, nodrošinot tehnisku garantiju atjaunojamās enerģijas mērķu sasniegšanai saskaņā ar “Vision 2030”.
PV tīrīšanas robotu tehniskās īpašības un sistēmas sastāvs
PV viedie tīrīšanas roboti kā tehnoloģiski risinājumi Saūda Arābijas tuksneša videi integrē inovācijas mašīnbūvē, materiālzinātnē un lietu interneta (IoT) tehnoloģijās. Salīdzinot ar tradicionālajām tīrīšanas metodēm, mūsdienu robotizētajām sistēmām ir ievērojamas tehniskas priekšrocības, un to galvenie dizaini ir vērsti uz četriem mērķiem: efektīvu putekļu noņemšanu, ūdens taupīšanu, inteliģentu vadību un uzticamību. Saūda Arābijas ekstremālajos tuksneša klimatiskajos apstākļos šīs funkcijas ir īpaši svarīgas, tieši ietekmējot ilgtermiņa uzturēšanas izmaksas un elektroenerģijas ražošanas ieņēmumus.
No mehāniskā viedokļa Saūda Arābijas tirgū tīrīšanas roboti galvenokārt iedalās divās kategorijās: uz sliedēm montēti un pašgājēji. Uz sliedēm montēti roboti parasti tiek piestiprināti pie fotoelektrisko paneļu balstiem, panākot pilnīgu virsmas pārklājumu, izmantojot sliedes vai kabeļu sistēmas, kas ir ideāli piemērots lielām, uz zemes montētām iekārtām. Pašgājēji roboti piedāvā lielāku mobilitāti, ir piemēroti izkliedētām jumta fotoelektriskajām sistēmām vai sarežģītam reljefam. Divfāžu moduļiem un izsekošanas sistēmām, ko plaši izmanto Saūda Arābijā, vadošie ražotāji, piemēram, Renoglean, ir izstrādājuši specializētus robotus ar unikālu "tilta tehnoloģiju", kas nodrošina dinamisku koordināciju starp tīrīšanas sistēmām un izsekošanas mehānismiem, nodrošinot efektīvu tīrīšanu pat tad, ja paneļu leņķi mainās.
Tīrīšanas mehānismu galvenās sastāvdaļas ir rotējošās sukas, putekļu noņemšanas ierīces, piedziņas sistēmas un vadības bloki. Saūda Arābijas tirgus pieprasījums ir veicinājis nepārtrauktas inovācijas šajās detaļās: īpaši smalkas un no oglekļa šķiedras izgatavotas kompozītmateriālu suku sari efektīvi noņem lipīgus sāls putekļus, nesaskrāpējot moduļu virsmas; pašeļļojošie gultņi un noslēgtie motori nodrošina ilgstošu uzticamību smilšainā vidē; integrētie augstspiediena gaisa pūtēji tiek galā ar spītīgiem netīrumiem, vienlaikus samazinot ūdens patēriņu. Renoglean PR200 modelim ir pat “pašattīroša” suku sistēma, kas darbības laikā automātiski noņem uzkrātos putekļus, saglabājot nemainīgu tīrīšanas veiktspēju.
- Efektīva putekļu noņemšana: tīrīšanas efektivitāte >99,5%, darbības ātrums 15–20 metri/minūtē
- Inteliģenta vadība: Atbalsta IoT attālo uzraudzību, programmējamu tīrīšanas biežumu un ceļus
- Vides pielāgošana: Darba temperatūras diapazons -30°C līdz 70°C, IP68 aizsardzības klase
- Ūdeni taupošs dizains: galvenokārt ķīmiskā tīrīšana, pēc izvēles minimāla ūdens migla, izmantojot <10% manuālās tīrīšanas ūdens
- Augsta saderība: pielāgojas mono/bifaciāliem moduļiem, vienas ass sekotājiem un dažādām montāžas sistēmām
Piedziņas un barošanas sistēmas nodrošina uzticamu darbību. Saūda Arābijas bagātīgā saule piedāvā ideālus apstākļus saules enerģijas darbināmiem tīrīšanas robotiem. Lielākā daļa modeļu izmanto divējādas barošanas sistēmas, kas apvieno augstas efektivitātes fotoelektriskos paneļus ar litija akumulatoriem, nodrošinot darbību mākoņainās dienās. Lai risinātu ārkārtēja vasaras karstuma problēmas, vadošie ražotāji ir izstrādājuši unikālas akumulatoru siltuma pārvaldības sistēmas, izmantojot fāzes maiņas materiālus un aktīvu dzesēšanu, lai uzturētu drošu darba temperatūru, ievērojami pagarinot akumulatora darbības laiku. Piedziņas motoriem priekšroka tiek dota bezsuku līdzstrāvas motoriem (BLDC) to augstās efektivitātes un zemās apkopes prasību dēļ, kas darbojas ar precīziem reduktoriem, lai nodrošinātu pietiekamu saķeri smilšainā reljefā.
Inteliģentās vadības sistēmas kalpo kā robota “smadzenes” un pārstāv visizteiktāko tehnoloģisko diferenciāciju. Mūsdienu tīrīšanas robotiem parasti ir vairāki vides sensori, kas reāllaikā uzrauga putekļu uzkrāšanos, laika apstākļus un moduļa temperatūru. Mākslīgā intelekta algoritmi dinamiski pielāgo tīrīšanas stratēģijas, pamatojoties uz šiem datiem, pārejot no plānotās tīrīšanas uz tīrīšanu pēc pieprasījuma. Piemēram, tīrīšana tiek pastiprināta pirms smilšu vētrām, vienlaikus pagarinot intervālus pēc lietus. Renoglean “Mākoņa sakaru vadības sistēma” atbalsta arī vairāku robotu koordināciju rūpnīcas līmenī, izvairoties no nevajadzīgiem enerģijas ražošanas traucējumiem tīrīšanas darbību laikā. Šīs intelektuālās funkcijas ļauj tīrīšanas robotiem saglabāt optimālu veiktspēju, neskatoties uz Saūda Arābijas mainīgo klimatu.
Arī tīkla arhitektūra komunikācijai un datu pārvaldībai ir optimizēta Saūda Arābijas apstākļiem. Ņemot vērā daudzu lielu fotoelektrisko elektrostaciju attālās atrašanās vietas tuksnesī ar sliktu infrastruktūru, tīrīšanas robotu sistēmas izmanto hibrīdtīklu: īsa darbības rādiusa, izmantojot LoRa vai Zigbee tīklu, liela darbības rādiusa, izmantojot 4G/satelītu. Datu drošības labad sistēmas atbalsta lokālu šifrētu krātuvi un dublēšanu mākonī, ievērojot Saūda Arābijas arvien stingrākos datu noteikumus. Operatori var uzraudzīt visus robotus reāllaikā, izmantojot mobilās lietotnes vai tīmekļa platformas, saņemt kļūmju brīdinājumus un attālināti pielāgot parametrus, ievērojami uzlabojot pārvaldības efektivitāti.
Lai nodrošinātu izturību, tīrīšanas roboti ir īpaši optimizēti, sākot no materiālu izvēles līdz virsmas apstrādei, Saūda Arābijas augstas temperatūras, mitruma un sāls satura videi. Alumīnija sakausējuma rāmji tiek anodēti, kritiski svarīgi savienotāji ir izgatavoti no nerūsējošā tērauda, lai izturētu Sarkanās jūras piekrastes sāls koroziju; visas elektroniskās sastāvdaļas atbilst rūpnieciskās aizsardzības standartiem ar lielisku blīvējumu pret smilšu iekļūšanu; īpaši izstrādātas gumijas kāpurķēdes vai riepas saglabā elastību ekstremālā karstumā, novēršot materiāla novecošanos tuksneša temperatūras svārstību dēļ. Šīs konstrukcijas ļauj tīrīšanas robotiem sasniegt vidējo laiku starp kļūmēm (MTBF), kas pārsniedz 10 000 stundas skarbos Saūda Arābijas apstākļos, ievērojami samazinot dzīves cikla uzturēšanas izmaksas.
Veiksmīga PV tīrīšanas robotu pielietošana Saūda Arābijā ir atkarīga arī no lokalizētām servisa sistēmām. Vadošie ražotāji, piemēram, Renoglean, ir izveidojuši rezerves daļu noliktavas un tehniskās apmācības centrus Saūda Arābijā, veidojot vietējās apkopes komandas ātrai reaģēšanai. Lai pielāgotos Saūda Arābijas kultūras praksei, saskarnes un dokumentācija ir pieejama arābu valodā, un apkopes grafiki ir optimizēti islāma svētkiem. Šī dziļās lokalizācijas stratēģija ne tikai uzlabo klientu apmierinātību, bet arī liek stabilu pamatu Ķīnas viedās tīrīšanas tehnoloģiju turpmākai paplašināšanai Tuvo Austrumu tirgos.
Līdz ar mākslīgā intelekta un lietu interneta (IoT) attīstību, saules bateriju (PV) tīrīšanas roboti no vienkāršiem tīrīšanas rīkiem attīstās par viediem ekspluatācijas un uzturēšanas mezgliem. Jaunās paaudzes produktos tagad ir integrētas diagnostikas iekārtas, piemēram, termiskās attēlveidošanas kameras un IV līkņu skeneri, kas tīrīšanas laikā veic komponentu stāvokļa pārbaudes; mašīnmācīšanās algoritmi analizē ilgtermiņa tīrīšanas datus, lai prognozētu putekļu uzkrāšanās modeļus un moduļu veiktspējas pasliktināšanos. Šīs paplašinātās funkcijas paaugstina tīrīšanas robotu lomu Saūda Arābijas saules bateriju elektrostacijās, pakāpeniski pārveidojot tos no izmaksu centriem par vērtības radītājiem, kas nodrošina papildu atdevi elektrostaciju investoriem.
Inteliģentās tīrīšanas pielietojuma gadījums Sarkanās jūras piekrastes fotoelektriskajā stacijā
400 MW Sarkanās jūras fotoelektriskais projekts, kas bija agrīna liela mēroga saules enerģijas elektrostacija Saūda Arābijā, saskārās ar reģionam raksturīgajām augsta sāļuma un mitruma problēmām, kļūstot par nozīmīgu piemēru Ķīnas viedās tīrīšanas tehnoloģijas ieviešanai Saūda Arābijā. ACWA Power izstrādātais projekts ir galvenā Saūda Arābijas atjaunojamās enerģijas plānu “Vision 2030” sastāvdaļa. Tā atrašanās vietai ir ārkārtīgi unikāli klimatiskie apstākļi: gada vidējā temperatūra pārsniedz 30 °C, relatīvais mitrums pastāvīgi pārsniedz 60 %, un sāls bagāts gaiss uz fotoelektrisko paneļiem viegli veido spītīgas sāls putekļu garozas — apstākļi, kuros tradicionālās tīrīšanas metodes izrādās neefektīvas un dārgas.
Risinot šīs problēmas, projektā galu galā tika pieņemts Renoglean pielāgotais tīrīšanas risinājums, kas balstīts uz PR sērijas PV tīrīšanas robotiem, iekļaujot vairākus tehnoloģiskus jauninājumus, kas īpaši paredzēti vidēm ar augstu sāls saturu: korozijizturīgi titāna sakausējuma rāmji un noslēgti gultņi novērš sāls radītus bojājumus kritiski svarīgām sastāvdaļām; īpaši apstrādātas suku šķiedras novērš sāls daļiņu adsorbciju un sekundāru piesārņojumu tīrīšanas laikā; vadības sistēmās tika pievienoti mitruma sensori, lai automātiski pielāgotu tīrīšanas intensitāti augstā mitruma apstākļos, lai sasniegtu optimālus rezultātus. Jāatzīmē, ka projekta tīrīšanas roboti saņēma pasaulē augstāko PV nozares pretkorozijas sertifikātu, kas tolaik bija Tuvo Austrumu tehniski vismodernākais tīrīšanas risinājums.
Sarkanās jūras projekta tīrīšanas sistēmas izvietošana demonstrēja izcilu inženiertehnisko pielāgojamību. Mīkstie piekrastes pamati izraisīja nevienmērīgu nosēšanos dažu masīvu stiprinājumu vietās, kā rezultātā sliežu plakanuma novirzes sasniedza ±15 cm. Renoglean tehniskā komanda izstrādāja adaptīvas piekares sistēmas, kas ļāva tīrīšanas robotiem vienmērīgi darboties pāri šīm augstuma atšķirībām, nodrošinot, ka tīrīšanas pārklājums neietekmējas no reljefa. Sistēma izmantoja arī modulārus dizainus, kur viena robota vienības aptver aptuveni 100 metru masīva sekcijas — vienības varēja darboties neatkarīgi vai koordinēt darbību, izmantojot centrālo vadību, lai nodrošinātu efektīvu visas rūpnīcas pārvaldību. Šī elastīgā arhitektūra ievērojami atviegloja turpmāku paplašināšanos, ļaujot tīrīšanas sistēmas jaudai pieaugt līdz ar rūpnīcas jaudu.
Lūdzu, sazinieties ar Honde Technology Co., LTD.
Email: info@hondetech.com
Uzņēmuma tīmekļa vietne:www.hondetechco.com
Tālrunis: +86-15210548582
Publicēšanas laiks: 2025. gada 4. jūlijs