Superfícies icofóbicas para gelo, queda de neve na escala de utilidades solar

Pesquisadores norte-americanos desenvolveram um sistema de revestimento que supostamente permite o derramamento passivo e repetido de neve e gelo em usinas solares de grande escala em uma ampla faixa de temperaturas abaixo de zero até -35 graus Celsius.

“Com alguns testes adicionais, nossa tecnologia seria imediatamente aplicável a instalações solares reais,” o autor correspondente da pesquisa, Anish Tuteja, disse à revista pv.“Planejamos fazer experimentos mais extensos em breve, nos quais o revestimento será testado por alguns anos em painéis solares externos.”

Os 50μO revestimento m consiste em uma superfície opticamente transparente que exibe aderência interfacial de gelo extremamente baixa e tenacidade. Foi fabricado usando uma solução de óleo de triglicerídeo de cadeia média (MCT) com um teor de peso de 60% em peso para plastificar dois polímeros industriais comuns de cloretos de polivinila conhecidos como MC2 e MC6, respectivamente.

As duas soluções foram testadas em um subconjunto de painéis de 72 células medindo 2x1m em um sistema fotovoltaico conectado à rede operado por uma empresa do Alasca em Fairbanks durante os invernos de 2019 e 2020. O ângulo de inclinação da instalação foi definido em 45 graus para facilitar neve caindo, e todos os 16 módulos usados ​​para o experimento foram equipados com microinversores. Ambas as soluções MC2 e MC6 foram aplicadas ao vidro da superfície do módulo e ao quadro estrutural.

Os painéis foram instalados em quatro na orientação paisagem e cada coluna, incluindo painéis revestidos, foi separada por uma coluna que hospedava painéis não revestidos.“Os dados sobre queda de neve foram coletados por uma câmera de nível de pesquisa posicionada normal [ly] para cada matriz e com um campo de visão suficiente para capturar toda a gama de painéis experimentais,” os cientistas explicaram.“Em questão de minutos, as colunas MC2 e MC6 mostraram queda de neve acelerada, em relação à coluna de controle não revestida, com cobertura de neve reduzida em cerca de 61% e aproximadamente 32% em MC2 e MC6 [painéis revestidos], respectivamente.”

Os painéis não revestidos, por outro lado, permaneceram completamente cobertos por neve e gelo durante o período de teste e foram capazes de produzir quase zero eletricidade. A remoção de neve causada pelo vento foi mínima durante o teste, já que ventos com velocidade muito limitada foram registrados.

Os cientistas descobriram que a solução MC2 atinge o melhor desempenho, resultando em uma área média de cobertura de neve de apenas 27,7%, enquanto a solução MC6 foi capaz de atingir uma média de 45,4%. Este último apresentou menor resistência mecânica, o que também trouxe delaminação aos painéis. O primeiro manteve seu desempenho e estabilidade ao longo dos 77 dias de experimento.

Os cientistas enfatizaram que a tecnologia de revestimento é capaz de eliminar diferentes tipos de neve e gelo e disseram que também pode ser aplicada a sistemas fotovoltaicos integrados a edifícios.“Os custos de material devem ser bastante baixos,” Tuteja disse à revista pv.“Eu os estimaria em menos de US $ 1 por metro quadrado.”

A nova técnica é proposta no artigo Facilitando a queda de neve em grande escala de matrizes solares em campo usando superfícies icfóbicas com baixa resistência interfacial, publicado em Advanced Materials Technologies. O grupo de pesquisa é formado por cientistas da Universidade de Michigan, da Universidade do Alasca e do Departamento de Energia dos EUA' s Sandia National Laboratories.