Credito:Duke University
Nei parchi solari in luoghi particolarmente polverosi del mondo, come la penisola arabica e parti dell'India e della Cina, l'inquinamento atmosferico costa all'industria dell'energia solare decine di miliardi di dollari all'anno. Quando le particelle si depositano nell'aria sulle superfici dei pannelli solari, limitano il potenziale dei pannelli. I lavoratori con spazzole insaponate possono pulire la sporcizia dai pannelli, tanto quanto potresti pulire il parabrezza in un autolavaggio. Ma in molte di queste aree, l'acqua è scarsa e la pulizia è costosa, quindi c'è un compromesso:spendere risorse preziose e lavoro, o sacrificare la produzione di energia solare.
Gli ingegneri ambientali nel laboratorio del professor Mike Bergin stanno cercando di capire come le fattorie solari possono gestire al meglio questo compromesso, sviluppando un programma in base al quale gli agricoltori solari potrebbero pulire in modo più efficiente. Acquisire una migliore comprensione di cosa si deposita esattamente sui pannelli solari, come ciò influisca sulla produzione di energia e come questi effetti varino in base alla regione durante l'anno potrebbe aiutarli a programmare la pulizia più efficace, secondo Michele Valerino, un dottorato di ricerca studente nel laboratorio di Bergin.
Fare quello, gli ingegneri studiano tutti i tipi di immagini di pannelli solari. La maggior parte viene scattata con microscopi digitali a basso costo che consentono loro di vedere quanta superficie è oscurata dalla polvere, fungendo da sensore di sporco a basso costo. Ma usano anche i microscopi ottici più avanzati disponibili nella Duke Light Microscopy Core Facility e il microscopio elettronico a scansione, o SEM, ospitato nello Shared Materials Instrumentation Facility di Duke, per ingrandire per uno sguardo più da vicino i minuscoli frammenti di relitti e relitti che si uniscono per oscurare i pannelli.
"Ti sto dicendo, è tutto un altro universo quando ingrandisci con il SEM, sulla superficie di questi pannelli con polvere su di essi, ” ha detto Valerino. “Vedrai di tutto, da quelli che sembrano cubetti di sale – queste cose quadrate perfette – a queste grandi, lunghe particelle filamentose”. Credito:Duke University
“Puoi trovare depositi di funghi, ” ha detto Valerino. "Avrai questi grossi pezzi di polvere giganti su di loro che sono porosi e non uniformi." Credito:Duke University
“A un certo punto giuro di aver trovato quello che sembrava un insetto esploso. Potresti vedere che sembrava una zampa di insetto, ma sembrava che al suo interno fosse esplosa una piccola bomba”. Credito:
Credito:Duke University
"Utilizziamo la microscopia ottica avanzata per l'analisi delle dimensioni, " ha detto Valerino. "Il SEM ci dà informazioni sulla dimensione, forma e composizione delle particelle, che a sua volta ci dà un'idea abbastanza chiara della loro provenienza, se è qualcosa come la polvere del deserto, o particelle da emissioni veicolari, " ha detto Valerino. Quindi utilizza la spettroscopia a raggi X a dispersione di energia per ottenere maggiori informazioni sulla composizione delle particelle, in base agli elettroni che le particelle espellono quando vengono fatte saltare con i raggi X.
Valerino ha detto che guardare le superfici sporche con il SEM in diversi periodi dell'anno dà al gruppo un'idea migliore di come quei fattori creano perdite di energia, perché fattori come l'umidità possono modificare le dimensioni, forma, distribuzione e anche la composizione delle particelle sulla superficie, subito dopo una leggera pioggia, Per esempio, le particelle possono diventare più appiccicose e più difficili da rimuovere.
Valerino ingrandisce le particelle a 2000, 5000 o addirittura 8000 volte la loro dimensione effettiva per ottenere il miglior aspetto possibile.