Case Study
Mejora de la eficiencia de los paneles solares con RPL

RPL (Repellent Protective Layer) es un revestimiento autolimpiante. Funciona creando una barrera fotocatalítica que utiliza la exposición a la luz para descomponer químicamente la suciedad y otros contaminantes. También crea una superficie superhidrófila que ayuda a la autolimpieza al filtrar el agua y arrastrar la suciedad y los contaminantes.

La huerta solar, instalada en el tejado del edificio JTC Food Hub de Singapur, permitió acceder a dos conjuntos de paneles para realizar las pruebas. El conjunto 1 se limpió y recubrió con RPL, mientras que el conjunto 2 se limpió pero no se recubrió como control.

Goals

• Medir el cambio en la producción de energía al recubrir un panel solar con RPL.
• Medir la eficacia de la RPL para reducir la acumulación de residuos y contaminantes en la superficie de los paneles solares.
• Reducir el número de ciclos de limpieza necesarios.

Para sacar el máximo partido a sus paneles solares, es necesario limpiarlos con regularidad. El polvo, los residuos y la contaminación pueden reducir mucho la eficiencia de los paneles. Este huerto solar en concreto sufrió una pérdida de producción de energía debido a los contaminantes ambientales y a los gases de escape del centro de distribución de alimentos, que depositaron gotas aceitosas y polvo negro. Utilizar productos químicos agresivos y cepillos para eliminar este aceite y carbono adheridos podía dañar los paneles solares, por lo que se necesitaba otra opción.

Además, los paneles se colocaron casi horizontalmente, lo que reduce el efecto de autolimpieza hidrófila del revestimiento, ya que menos agua se desliza por los paneles. A pesar de estas dificultades, esperábamos que el RPL mejorara significativamente la producción de energía.

Los paneles fueron limpiados por el operario antes del recubrimiento con RPL. Ambos conjuntos, el que se iba a recubrir y el de control, se limpiaron de forma idéntica para garantizar un ensayo bien controlado. Tras la limpieza, se aplicó una capa de RPL con un rodillo, solapando húmedo sobre húmedo para garantizar una cobertura completa. Se utilizaron aproximadamente 10,5 ml por cada metro cuadrado.

Nota: El método de aplicación óptimo es el pulverizado. De este modo se obtiene una capa fina y uniforme que es completamente invisible, mientras que el método con rodillo deja una ligera capa blanca en las zonas donde se solapa la aplicación. En esta circunstancia de la prueba, la pulverización no fue posible debido a la colocación de los paneles.

Después del proceso de recubrimiento, se controlaron la tensión y la corriente, y se recogieron datos cada cinco minutos durante las horas de funcionamiento (de 7 de la mañana a 7 de la tarde). A continuación, estos datos se convirtieron en potencia en vatios (W) y producción de energía (wH). La prueba completa se realizó entre abril de 2021 y abril de 2022, como se indica en el calendario que figura a continuación.

Cronograma:

• Mayo - Agosto 2021: Funcionamiento normal - sin limpieza
• 3 de septiembre de 2021: Limpieza
• Septiembre - Noviembre 2021: En uso después de la limpieza
• 30 de noviembre de 2021: Conjunto 1 limpiado y recubierto con RPL, Conjunto 2 limpiado, pero no recubierto
• Diciembre 2021 - Abril 2022: En uso después del recubrimiento

Durante el periodo de control, antes de la limpieza, se observó que el Conjunto 2 (Control) funcionaba mejor que el Conjunto 1, generando de media alrededor de un 0,8% más de energía que el Conjunto 1. Ello podía deberse a varios factores. Esto podría deberse a varios factores. Aunque los paneles están muy próximos, podrían tener perfiles de sombra ligeramente diferentes, ser más propensos a la deposición de suciedad o simplemente ser técnicamente un panel de menor rendimiento. Dado que el conjunto 1 funcionó mejor durante el primer mes inmediatamente posterior a la limpieza (como puede verse en el gráfico siguiente en el mes 9), creemos que es probable que el conjunto 1 tienda a ensuciarse más rápidamente que el conjunto 2 (control) y que esta acumulación de residuos y contaminantes perjudique su rendimiento.

Tras la limpieza, la producción total de energía aumentó aproximadamente un 13%. Esto demuestra claramente la importancia de la limpieza y el mantenimiento de los paneles solares. A pesar del aumento inicial, el conjunto 2 (control) superó al conjunto 1 en aproximadamente un 1% durante este periodo de 3 meses.

Tras el recubrimiento en noviembre, el conjunto 2 (control) superó inicialmente al conjunto 1 (recubierto). Se cree que esto se debe al método de aplicación del recubrimiento. Con la aplicación con rodillo, se apreciaba una ligera capa blanca en los puntos donde se solapaba la aplicación, lo que creemos que ha afectado a la producción de energía hasta en un 2%. La aplicación de RPL por pulverización eliminaría este problema.

Con el paso del tiempo, las ventajas de la autolimpieza del RPL empezaron a hacerse patentes. A medida que los residuos y contaminantes se acumulaban en el conjunto 2 (control), gran parte de los residuos se alejaban de los paneles revestidos. Tras una inspección visual al cabo de cinco meses, no se apreciaban partículas negras en la superficie revestida. Con esta reducción de los residuos, el panel revestido pudo seguir rindiendo a un nivel óptimo y pasó de un rendimiento inferior en un 1% a un rendimiento superior al de control en un 3.5%.