Сауд Арабиясындағы фотоэлектрлік панельдерді тазалау машиналарының инновациялық қолданылуы мен тәжірибелері

Әлемдегі ең мол күн энергиясы ресурстарына ие елдердің бірі ретінде Сауд Арабиясы энергетикалық құрылымды өзгерту үшін фотоэлектрлік энергия өндіру саласын қарқынды дамытуда. Дегенмен, шөлді аймақтардағы жиі болатын құмды дауылдар фотоэлектрлік панельдердің беттерінде шаңның көп жиналуына әкеліп соғады, бұл энергия өндіру тиімділігін айтарлықтай төмендетеді - бұл күн электр станцияларының экономикалық пайдасын шектейтін негізгі фактор. Бұл мақалада Сауд Арабиясындағы фотоэлектрлік панельдерді тазалау машиналарының қазіргі қолданылу мәртебесі жүйелі түрде талданады, қытайлық технологиялық компаниялар әзірлеген ақылды тазалау шешімдерінің экстремалды шөл ортасының қиындықтарын қалай шешетініне назар аударылады. Бірнеше жағдайлық зерттеулер арқылы ол олардың техникалық артықшылықтары мен экономикалық пайдасын көрсетеді. Қызыл теңіз жағалауынан NEOM қаласына дейін және дәстүрлі бекітілген фотоэлектрлік массивтерден бастап бақылау жүйелеріне дейін бұл ақылды тазалау құрылғылары жоғары тиімділігімен, су үнемдеу мүмкіндіктерімен және автоматтандыру мүмкіндіктерімен Сауд Арабиясының фотоэлектрлік техникалық қызмет көрсету модельдерін қайта құруда, сонымен қатар Таяу Шығыстағы жаңартылатын энергия көздерін дамыту үшін қайталанатын технологиялық парадигмаларды ұсынады.

Сауд Арабиясының күн энергиясы өнеркәсібіндегі шаңмен байланысты қиындықтар және тазалау қажеттіліктері

Сауд Арабиясы ерекше күн энергиясы ресурстарына ие, жылдық күн сәулесі сағаттары 3000-нан асады және теориялық фотоэлектрлік генерациялау әлеуеті жылына 2200 ТВт/сағ жетеді, бұл оны фотоэлектрлік энергияны дамыту үшін әлемдегі ең перспективалы аймақтардың біріне айналдырады. Ұлттық «Vision 2030» стратегиясының жетекшілігімен Сауд Арабиясы жаңартылатын энергия көздерін енгізуді жеделдетуде, 2030 жылға қарай 58,7 ГВт жаңартылатын қуаттылықты мақсат етіп отыр, оның басым бөлігін күн фотоэлектрлік энергиясы құрайды. Дегенмен, Сауд Арабиясының кең шөлді жер бедері күн электр станциялары үшін кең орын бергенімен, ол сонымен қатар бірегей пайдалану қиындықтарын тудырады - шаңның жиналуы тиімділіктің төмендеуіне әкеледі.

Зерттеулер Араб түбегінің кейбір бөліктерінде фотоэлектрлік панельдер шаңның ластануына байланысты күнделікті энергия өндірісінің 0,4-0,8%-ын жоғалтуы мүмкін екенін көрсетеді, ал қатты құмды дауылдар кезінде шығындар 60%-дан асуы мүмкін. Тиімділіктің бұл төмендеуі фотоэлектрлік қондырғылардың экономикалық кірісіне тікелей әсер етеді, бұл модульдерді тазалауды шөлдегі фотоэлектрлік станцияларды күтіп ұстаудың негізгі құрамдас бөлігіне айналдырады. Шаң фотоэлектрлік панельдерге үш негізгі механизм арқылы әсер етеді: біріншіден, шаң бөлшектері күн сәулесін жауып, күн батареяларының фотонды сіңіруін азайтады; екіншіден, шаң қабаттары жылулық кедергілер түзеді, модуль температурасын арттырады және түрлендіру тиімділігін одан әрі төмендетеді; үшіншіден, белгілі бір шаңдағы коррозиялық компоненттер шыны беттер мен металл жақтауларға ұзақ мерзімді зақым келтіруі мүмкін.

Сауд Арабиясының ерекше климаттық жағдайлары бұл мәселені ушықтырады. Сауд Арабиясының батысындағы Қызыл теңіз жағалауы аймағында тек қатты шаң ғана емес, сонымен қатар жоғары тұзды ауа да бар, бұл модуль беттерінде жабысқақ тұз-шаң қоспаларының пайда болуына әкеледі. Шығыс аймақта қысқа мерзім ішінде фотоэлектрлік панельдерге қалың шаң қабаттарын түсіретін жиі құмды дауылдар болады. Сонымен қатар, Сауд Арабиясы судың тапшылығынан зардап шегеді, ауыз судың 70%-ы тұщыландыруға негізделген, бұл дәстүрлі қолмен жуу әдістерін қымбат және тұрақсыз етеді. Бұл факторлар бірге автоматтандырылған, суды үнемдейтін фотоэлектрлік тазалау шешімдеріне шұғыл сұранысты тудырады.

Кесте: Сауд Арабиясының әртүрлі аймақтарындағы фотоэлектрлік панельдердің ластану сипаттамаларын салыстыру

Сауд Арабиясының күн энергиясы нарығы осы саланың күрделі мәселесін шеше отырып, қолмен тазалаудан ақылды автоматтандырылған тазалауға көшуде. Сауд Арабиясында дәстүрлі қолмен тазалау әдістері айқын шектеулерді көрсетеді: бір жағынан, шалғай шөлді жерлерде жұмыс күші шығындары өте жоғары; екінші жағынан, судың тапшылығы жоғары қысымды жууды кең көлемде пайдалануға кедергі келтіреді. Есептеулер шалғайдағы зауыттарда қолмен тазалау құны жылына бір МВт үшін 12 000 долларға жетуі мүмкін екенін көрсетеді, ал судың көп тұтынылуы Сауд Арабиясының суды үнемдеу стратегияларына қайшы келеді. Керісінше, автоматтандырылған тазалау роботтары айтарлықтай артықшылықтарды көрсетеді, тазалау жиілігі мен қарқындылығын дәл бақылау арқылы суды пайдалануды оңтайландыра отырып, жұмыс күші шығындарының 90%-дан астамын үнемдейді.

Сауд Арабиясы үкіметі мен жеке секторы ақылды тазалау технологияларының маңыздылығын мойындайды, Ұлттық жаңартылатын энергия бағдарламасында (NREP) автоматтандырылған шешімдерді ашық түрде ынталандырады. Бұл саясат бағыты Сауд Арабиясының күн энергиясы нарықтарында тазалау роботтарын енгізуді жеделдетті. Қытай технологиялық компаниялары өздерінің жетілген өнімдері мен шөл далада қолдану саласындағы кең тәжірибесімен Сауд Арабиясының күн энергиясын тазалау нарығында жетекші жеткізушілерге айналды. Мысалы, Sungrow компаниясының экожүйелік серіктесі Renoglean Technology Таяу Шығыста 13 ГВт-тан астам тазалау роботтарына тапсырыс беріп, Сауд Арабиясында ақылды тазалау шешімдері нарығының көшбасшысына айналды.

Технологиялық даму тұрғысынан Сауд Арабиясының күн энергиясын тазалау нарығы үш айқын үрдісті көрсетеді: біріншіден, бір функциялы тазалаудан интеграцияланған операцияларға көшу, роботтар тексеру және ыстық нүктелерді анықтау мүмкіндіктерін көбірек енгізеді; екіншіден, импортталған шешімдерден жергілікті бейімделуге көшу, өнімдер Сауд климатына бейімделген; және үшіншіден, автономды операциядан жүйелік ынтымақтастыққа, бақылау жүйелерімен және ақылды пайдалану және өңдеу платформаларымен терең интеграциялануға көшу. Бұл үрдістер Сауд Арабиясының күн энергиясын техникалық қызмет көрсетуді ақылды және тиімді дамуға бағыттайды, «2030 жылға дейінгі көзқарас» аясында жаңартылатын энергия көздеріне қол жеткізу үшін техникалық кепілдік береді.

Фотоэлектрлік тазалау роботтарының техникалық ерекшеліктері және жүйелік құрамы

Сауд Арабиясының шөлді ортасына арналған технологиялық шешімдер ретінде фотоэлектрлік интеллектуалды тазалау роботтары машина жасау, материалтану және IoT технологияларындағы инновацияларды біріктіреді. Дәстүрлі тазалау әдістерімен салыстырғанда, заманауи роботтық жүйелер айтарлықтай техникалық артықшылықтарды көрсетеді, негізгі конструкциялары төрт мақсатқа бағытталған: тиімді шаңды кетіру, суды үнемдеу, интеллектуалды басқару және сенімділік. Сауд Арабиясының шөлді климатында бұл мүмкіндіктер ұзақ мерзімді техникалық қызмет көрсету шығындары мен электр энергиясын өндіруден түсетін кірістерге тікелей әсер ететіні ерекше маңызды.

Механикалық тұрғыдан алғанда, Сауд Арабиясы нарығына арналған тазалау роботтары негізінен екі санатқа бөлінеді: рельске орнатылған және өздігінен жүретін. Рельске орнатылған роботтар әдетте фотоэлектрлік массив тіректеріне бекітіледі, рельстер немесе кабельдік жүйелер арқылы толық бетті жабуға қол жеткізіледі - бұл үлкен жерге орнатылған қондырғылар үшін өте қолайлы. Өздігінен жүретін роботтар үлкен мобильділікті ұсынады, таратылған шатырдағы фотоэлектрлік немесе күрделі жер бедеріне жарамды. Сауд Арабиясында кеңінен қолданылатын бифасиалды модульдер мен бақылау жүйелері үшін Renoglean сияқты жетекші өндірушілер тазалау жүйелері мен бақылау механизмдері арасында динамикалық үйлестіруді қамтамасыз ететін, массивтер бұрыштарды реттеген кезде де тиімді тазалауды қамтамасыз ететін бірегей «көпір технологиясы» бар мамандандырылған роботтарды жасап шығарды.

Тазалау механизмдерінің негізгі компоненттеріне айналмалы щеткалар, шаң кетіргіш құрылғылар, жетек жүйелері және басқару блоктары жатады. Сауд Арабиясы нарығының сұранысы бұл бөлшектерде үздіксіз инновацияларға түрткі болды: ультра жұқа және көміртекті талшықты композиттік щетка қылшықтары модуль беттерін тырнамай жабысқақ тұз-шаңды тиімді түрде кетіреді; өздігінен майланатын мойынтіректер мен тығыздалған қозғалтқыштар құмды ортада ұзақ мерзімді сенімділікті қамтамасыз етеді; интеграцияланған жоғары қысымды ауа үрлегіштері суды пайдалануды азайта отырып, қиын кірмен күреседі. Renoglean компаниясының PR200 моделінде тіпті жұмыс кезінде жиналған шаңды автоматты түрде кетіретін және тұрақты тазалау өнімділігін сақтайтын «өздігінен тазаланатын» щетка жүйесі бар.

• Шаңды тиімді кетіру: тазалау тиімділігі >99,5%, жұмыс жылдамдығы минутына 15–20 метр
• Ақылды басқару: IoT қашықтан бақылауын, бағдарламаланатын тазалау жиілігін және жолдарын қолдайды
• Қоршаған ортаға бейімделу: жұмыс температурасының диапазоны -30°C-тан 70°C-қа дейін, IP68 қорғаныс рейтингі
• Суды үнемдейтін дизайн: Негізінен құрғақ тазалау, минималды су бүркеуі, қолмен тазалауға арналған судың <10%-ын пайдалану
• Жоғары үйлесімділік: Моно/бифасиялық модульдерге, бір осьті трекерлерге және әртүрлі бекіту жүйелеріне бейімделеді

Жетек және қуат жүйелері сенімді жұмыс істеуді қамтамасыз етеді. Сауд Арабиясының мол күн сәулесі күн энергиясымен жұмыс істейтін тазалау роботтары үшін тамаша жағдайларды ұсынады. Көптеген модельдер жоғары тиімді фотоэлектрлік панельдерді литий батареяларымен біріктіретін қос қуат жүйелерін пайдаланады, бұл бұлтты күндері жұмыс істеуді қамтамасыз етеді. Атап айтқанда, жаздың қатты ыстығына қарсы тұру үшін жетекші өндірушілер қауіпсіз жұмыс температурасын сақтау үшін фазалық ауыспалы материалдарды және белсенді салқындатуды пайдаланатын бірегей батарея термиялық басқару жүйелерін жасап шығарды, бұл батареяның қызмет ету мерзімін айтарлықтай ұзартады. Жетек қозғалтқыштары үшін щеткасыз тұрақты ток қозғалтқыштары (BLDC) жоғары тиімділігі мен төмен техникалық қызмет көрсетуі үшін қолайлы, олар құмды жерлерде жеткілікті тарту күшін қамтамасыз ету үшін дәлдіктегі редукторлармен жұмыс істейді.

Ақылды басқару жүйелері роботтың «миы» ретінде қызмет етеді және ең айқын технологиялық дифференциацияны білдіреді. Қазіргі заманғы тазалау роботтарында әдетте шаңның жиналуын, ауа райы жағдайларын және модуль температурасын нақты уақыт режимінде бақылайтын бірнеше қоршаған орта сенсорлары бар. Жасанды интеллект алгоритмдері осы деректерге негізделген тазалау стратегияларын динамикалық түрде реттейді, жоспарланған тазалаудан сұраныс бойынша тазалауға ауысады. Мысалы, құмды дауылдар алдында тазалауды күшейту, жаңбырдан кейінгі аралықтарды ұзарту. Renoglean компаниясының «Бұлтты байланыс басқару жүйесі» сонымен қатар зауыт деңгейіндегі көп роботты үйлестіруді қолдайды, бұл тазалау жұмыстарынан туындайтын қажетсіз энергия өндірудің үзілуіне жол бермейді. Бұл ақылды мүмкіндіктер тазалау роботтарына Сауд Арабиясының өзгермелі климатына қарамастан оңтайлы өнімділікті сақтауға мүмкіндік береді.

Байланыс және деректерді басқаруға арналған желі архитектурасы Сауд Арабиясының жағдайларына оңтайландырылған. Көптеген ірі фотоэлектрлік қондырғылардың шалғай шөлді жерлерде, нашар инфрақұрылымы бар жерлерде орналасқанын ескере отырып, тазалау робот жүйелері гибридті желілерді пайдаланады: LoRa немесе Zigbee mesh арқылы қысқа қашықтыққа, 4G/спутник арқылы ұзақ қашықтыққа. Деректер қауіпсіздігі үшін жүйелер Сауд Арабиясының деректердің қатаң ережелеріне сәйкес келетін жергілікті шифрланған сақтауды және бұлттық резервтік көшірме жасауды қолдайды. Операторлар барлық роботтарды мобильді қосымшалар немесе веб-платформалар арқылы нақты уақыт режимінде бақылай алады, ақаулар туралы ескертулер ала алады және параметрлерді қашықтан реттей алады - бұл басқару тиімділігін айтарлықтай жақсартады.

Беріктік дизайны үшін тазалау роботтары Сауд Арабиясының жоғары температуралы, жоғары ылғалдылықтағы және тұзы көп орталары үшін материалды таңдаудан бастап бетті өңдеуге дейін арнайы оңтайландырылған. Алюминий қорытпасынан жасалған рамалар анодтаудан өтеді, маңызды қосқыштар Қызыл теңіз жағалауындағы тұздың коррозиясына қарсы тұру үшін тот баспайтын болатты пайдаланады; барлық электрондық компоненттер құмның енуіне қарсы тамаша тығыздаумен өнеркәсіптік қорғау стандарттарына сәйкес келеді; арнайы жасалған резеңке жолдар немесе шиналар қатты ыстықта серпімділікті сақтайды, шөлдің температурасының ауытқуынан материалдың қартаюына жол бермейді. Бұл конструкциялар тазалау роботтарына Сауд Арабиясының қатал жағдайларында 10 000 сағаттан асатын ақаулар арасындағы орташа уақытқа (MTBF) қол жеткізуге мүмкіндік береді, бұл өмірлік циклдің техникалық қызмет көрсету шығындарын айтарлықтай азайтады.

Сауд Арабиясында фотоэлектрлік тазалау роботтарын сәтті қолдану жергілікті қызмет көрсету жүйелеріне де байланысты. Renoglean сияқты жетекші өндірушілер Сауд Арабиясында қосалқы бөлшектер қоймалары мен техникалық оқыту орталықтарын құрып, жедел әрекет ету үшін жергілікті техникалық қызмет көрсету топтарын құрды. Сауд Арабиясының мәдени тәжірибелерін ескере отырып, интерфейстер мен құжаттама араб тілінде қолжетімді, ал техникалық қызмет көрсету кестелері ислам мерекелеріне оңтайландырылған. Бұл терең жергілікті стратегия тұтынушылардың қанағаттанушылығын арттырып қана қоймай, сонымен қатар Таяу Шығыс нарықтарында қытайлық интеллектуалды тазалау технологияларын үздіксіз кеңейтуге берік негіз қалайды.

Жасанды интеллект және заттар интернетіндегі жетістіктермен фотоэлектрлік тазалау роботтары қарапайым тазалау құралдарынан ақылды O&M түйіндеріне айналуда. Жаңа буын өнімдері қазір термиялық бейнелеу камералары және IV қисық сканерлері сияқты диагностикалық жабдықтарды біріктіреді, тазалау кезінде компоненттердің денсаулығын тексеруді жүзеге асырады; машиналық оқыту алгоритмдері шаңның жиналу үлгілері мен модуль өнімділігінің төмендеуін болжау үшін ұзақ мерзімді тазалау деректерін талдайды. Бұл кеңейтілген функциялар Сауд Арабиясындағы фотоэлектрлік зауыттардағы тазалау роботтарының рөлін арттырады, оларды біртіндеп шығын орталықтарынан зауыт инвесторлары үшін қосымша кіріс әкелетін құндылық жасаушыларға айналдырады.

Қызыл теңіз жағалауындағы фотоэлектрлік зауытта интеллектуалды тазалауды қолдану жағдайы

Сауд Арабиясындағы алғашқы ірі көлемді күн энергиясы станциясы ретінде 400 МВт қуатты Қызыл теңіз фотоэлектрлік жобасы аймақтың жоғары тұздылығы мен жоғары ылғалдылығына байланысты әдеттегі қиындықтарға тап болды, бұл Сауд Арабиясындағы қытайлық интеллектуалды тазалау технологиясының маңызды мысалына айналды. ACWA Power әзірлеген жоба Сауд Арабиясының «Vision 2030» жаңартылатын энергия жоспарларының негізгі құрамдас бөлігі болып табылады. Оның орналасқан жері өте ерекше климаттық жағдайлармен ерекшеленеді: орташа жылдық температура 30°C-тан асады, салыстырмалы ылғалдылық үнемі 60%-дан асады, ал тұзға бай ауа фотоэлектрлік панельдерде оңай тұз-шаң қабықтарын түзеді — бұл дәстүрлі тазалау әдістері тиімсіз және қымбат болып табылатын жағдайлар.

Осы қиындықтарды шеше отырып, жоба ақырында Renoglean компаниясының PR сериялы фотоэлектрлік тазалау роботтарына негізделген арнайы тазалау шешімін қабылдады, оған тұзы көп ортаға арналған бірнеше технологиялық инновациялар енгізілді: коррозияға төзімді титан қорытпасынан жасалған рамалар мен тығыздалған мойынтіректер маңызды компоненттердің тұздануының алдын алады; арнайы өңделген щетка талшықтары тазалау кезінде тұз бөлшектерінің адсорбциясы мен қайталама ластанудан сақтайды; басқару жүйелеріне оңтайлы нәтижелерге қол жеткізу үшін жоғары ылғалдылық жағдайында тазалау қарқындылығын автоматты түрде реттеу үшін ылғалдылық сенсорлары қосылды. Атап айтқанда, жобаның тазалау роботтары әлемдік фотоэлектрлік индустрияның ең жоғары коррозияға қарсы сертификатын алды, бұл сол кездегі Таяу Шығыстағы ең техникалық жағынан дамыған тазалау шешімін білдіреді.

Қызыл теңіз жобасының тазалау жүйесін орналастыру ерекше инженерлік бейімделуді көрсетті. Жұмсақ жағалаулық іргетастар кейбір массивтік бекітпелерде біркелкі емес шөгуге әкеліп соқты, бұл рельс жазықтығының ±15 см-ге дейінгі ауытқуларына әкелді. Renoglean техникалық тобы тазалау роботтарына осы биіктік айырмашылықтарында біркелкі жұмыс істеуге мүмкіндік беретін бейімделгіш аспалы жүйелерді әзірледі, бұл тазалау жабынының жер бедеріне әсер етпейтінін қамтамасыз етті. Жүйе сонымен қатар модульдік конструкцияларды қабылдады, онда шамамен 100 метрлік массив бөліктерін қамтитын бір роботтық қондырғылар бар - қондырғылар дербес жұмыс істей алады немесе бүкіл зауытты тиімді басқару үшін орталық басқару арқылы үйлестіре алады. Бұл икемді архитектура болашақта кеңеюді айтарлықтай жеңілдетті, бұл тазалау жүйесінің қуатын зауыт қуатымен бірге өсіруге мүмкіндік берді.

Honde Technology Co., LTD компаниясына хабарласыңыз.

Email: info@hondetech.com

Компания веб-сайты:www.hondetechco.com

Тел: +86-15210548582