Matumizi na Utendaji Bunifu wa Mashine za Kusafisha Paneli za Photovoltaic nchini Saudi Arabia

Kama moja ya nchi zenye rasilimali nyingi zaidi za nishati ya jua duniani, Saudi Arabia inaendeleza kwa nguvu tasnia yake ya uzalishaji wa umeme wa jua ili kuendesha mabadiliko ya muundo wa nishati. Hata hivyo, dhoruba za mchanga za mara kwa mara katika maeneo ya jangwa husababisha mkusanyiko mkubwa wa vumbi kwenye nyuso za paneli za PV, na kupunguza kwa kiasi kikubwa ufanisi wa uzalishaji wa umeme—jambo muhimu linalozuia faida za kiuchumi za mitambo ya umeme wa jua. Makala haya yanachambua kwa utaratibu hali ya sasa ya matumizi ya mashine za kusafisha paneli za PV nchini Saudi Arabia, ikizingatia jinsi suluhisho za kusafisha zenye akili zilizotengenezwa na kampuni za teknolojia za Kichina zinavyoshughulikia changamoto za mazingira makali ya jangwa. Kupitia tafiti nyingi za kesi, inaonyesha faida zao za kiufundi na faida za kiuchumi. Kuanzia pwani ya Bahari Nyekundu hadi jiji la NEOM, na kutoka kwa safu za kawaida za PV zisizobadilika hadi mifumo ya ufuatiliaji, vifaa hivi vya kusafisha vyenye akili vinabadilisha mifumo ya matengenezo ya PV ya Saudia kwa ufanisi wao wa juu, vipengele vya kuokoa maji, na uwezo wa otomatiki, huku vikitoa mifumo ya kiteknolojia inayoweza kurudiwa kwa maendeleo ya nishati mbadala kote Mashariki ya Kati.

Changamoto za Vumbi na Mahitaji ya Usafi katika Sekta ya PV ya Saudi Arabia

Saudi Arabia ina rasilimali za kipekee za nishati ya jua, huku saa za jua za kila mwaka zikizidi 3,000 na uwezo wa kinadharia wa kuzalisha PV ukifikia 2,200 TWh/mwaka, na kuifanya kuwa mojawapo ya maeneo yenye matumaini zaidi duniani kwa ajili ya maendeleo ya PV. Ikiendeshwa na mkakati wa kitaifa wa "Vision 2030", Saudi Arabia inaharakisha usambazaji wake wa nishati mbadala, ikilenga 58.7 GW ya uwezo mbadala ifikapo mwaka wa 2030, huku PV ya jua ikichangia sehemu kubwa. Hata hivyo, ingawa eneo kubwa la jangwa la Saudi Arabia linatoa nafasi ya kutosha kwa mitambo ya jua, pia inatoa changamoto za kipekee za uendeshaji—mkusanyiko wa vumbi unaosababisha hasara za ufanisi.

Utafiti unaonyesha kwamba katika baadhi ya maeneo ya Rasi ya Arabia, paneli za PV zinaweza kupoteza 0.4–0.8% ya uzalishaji wa umeme wa kila siku kutokana na uchafuzi wa vumbi, huku hasara zikizidi 60% wakati wa dhoruba kali za mchanga. Kupungua huku kwa ufanisi kunaathiri moja kwa moja faida za kiuchumi za mitambo ya PV, na kufanya kusafisha moduli kuwa sehemu muhimu ya matengenezo ya PV ya jangwani. Vumbi huathiri paneli za PV kupitia mifumo mitatu ya msingi: kwanza, chembe za vumbi huzuia mwanga wa jua, kupunguza ufyonzaji wa fotoni na seli za jua; pili, tabaka za vumbi huunda vizuizi vya joto, kuongeza halijoto ya moduli na kupunguza zaidi ufanisi wa ubadilishaji; na tatu, vipengele babuzi katika vumbi fulani vinaweza kusababisha uharibifu wa muda mrefu kwa nyuso za glasi na fremu za chuma.

Hali ya hewa ya kipekee ya Saudi Arabia inazidisha tatizo hili. Eneo la pwani la Bahari Nyekundu magharibi mwa Saudi Arabia halipati tu vumbi kubwa bali pia hewa yenye chumvi nyingi, na kusababisha mchanganyiko wa vumbi la chumvi kwenye nyuso za moduli. Eneo la mashariki linakabiliwa na dhoruba za mchanga za mara kwa mara ambazo zinaweza kuweka tabaka nene za vumbi kwenye paneli za PV ndani ya muda mfupi. Zaidi ya hayo, Saudi Arabia inakabiliwa na uhaba mkubwa wa maji, huku 70% ya maji ya kunywa yakitegemea kuondoa chumvi kwenye maji, na kufanya njia za jadi za kuosha kwa mikono kuwa ghali na zisizo endelevu. Mambo haya kwa pamoja yanaunda mahitaji ya haraka ya suluhisho za kusafisha PV zinazotumia kiotomatiki na zinazotumia maji kwa ufanisi.

Jedwali: Ulinganisho wa Sifa za Uchafuzi wa Paneli ya PV katika Mikoa Tofauti ya Saudia

Ili kushughulikia tatizo hili la sekta, soko la PV la Saudi Arabia linabadilika kutoka kusafisha kwa mikono hadi kusafisha kiotomatiki kwa busara. Mbinu za jadi za mikono zinaonyesha mapungufu yaliyo wazi nchini Saudi Arabia: kwa upande mmoja, maeneo ya mbali ya jangwa hufanya gharama za wafanyakazi kuwa juu sana; kwa upande mwingine, uhaba wa maji huzuia matumizi makubwa ya kufua kwa shinikizo kubwa. Makadirio yanaonyesha kuwa katika mitambo ya mbali, gharama za kusafisha kwa mikono zinaweza kufikia $12,000 kwa MW kila mwaka, huku matumizi makubwa ya maji yakipingana na mikakati ya uhifadhi wa maji ya Saudia. Kwa upande mwingine, roboti za kusafisha kiotomatiki zinaonyesha faida kubwa, zikiokoa zaidi ya 90% ya gharama za wafanyakazi huku zikiboresha matumizi ya maji kupitia udhibiti sahihi wa masafa na nguvu ya kusafisha.

Serikali ya Saudi Arabia na sekta binafsi zinatambua umuhimu wa teknolojia nadhifu za kusafisha, zikihimiza waziwazi suluhisho otomatiki katika Programu ya Kitaifa ya Nishati Mbadala (NREP). Mwelekeo huu wa sera umeharakisha kupitishwa kwa roboti za kusafisha katika masoko ya PV ya Saudi Arabia. Makampuni ya teknolojia ya Kichina, pamoja na bidhaa zao zilizokomaa na uzoefu mkubwa wa matumizi ya jangwani, yamekuwa wasambazaji wakuu katika soko la kusafisha PV la Saudi Arabia. Kwa mfano, Renoglean Technology, mshirika wa mfumo ikolojia wa Sungrow, imepata zaidi ya GW 13 za oda za roboti za kusafisha katika Mashariki ya Kati, ikiibuka kama kiongozi wa soko nchini Saudi Arabia kwa suluhisho za kusafisha zenye akili.

Kwa mtazamo wa maendeleo ya kiteknolojia, soko la kusafisha PV la Saudi Arabia linaonyesha mitindo mitatu iliyo wazi: kwanza, mageuko kutoka kwa usafi wa kazi moja hadi shughuli zilizojumuishwa, huku roboti zikizidi kuongeza uwezo wa ukaguzi na kugundua maeneo muhimu; pili, mabadiliko kutoka kwa suluhisho zilizoagizwa kutoka nje hadi marekebisho ya ndani, huku bidhaa zilizobinafsishwa kwa hali ya hewa ya Saudia; na tatu, maendeleo kutoka kwa uendeshaji wa pekee hadi ushirikiano wa mfumo, unaounganishwa kwa undani na mifumo ya ufuatiliaji na majukwaa mahiri ya O&M. Mitindo hii kwa pamoja inaendesha matengenezo ya PV ya Saudia kuelekea maendeleo ya akili na ufanisi, ikitoa uhakikisho wa kiufundi wa kufikia malengo ya nishati mbadala chini ya "Vision 2030."

Vipengele vya Kiufundi na Muundo wa Mfumo wa Roboti za Kusafisha PV

Roboti za kusafisha zenye akili za PV, kama suluhisho za kiteknolojia kwa mazingira ya jangwa la Saudi Arabia, huunganisha uvumbuzi katika uhandisi wa mitambo, sayansi ya vifaa, na teknolojia za IoT. Ikilinganishwa na mbinu za jadi za kusafisha, mifumo ya kisasa ya roboti inaonyesha faida kubwa za kiufundi, huku miundo ya msingi ikizunguka malengo manne: uondoaji bora wa vumbi, uhifadhi wa maji, udhibiti wa akili, na uaminifu. Chini ya hali mbaya ya hewa ya jangwa la Saudi Arabia, vipengele hivi vinathibitisha kuwa muhimu sana, vikiathiri moja kwa moja gharama za matengenezo ya muda mrefu na mapato ya uzalishaji wa umeme.

Kwa mtazamo wa kiufundi, roboti za kusafisha kwa soko la Saudia kimsingi huangukia katika makundi mawili: zinazowekwa kwenye reli na zinazojiendesha zenyewe. Roboti zinazowekwa kwenye reli kwa kawaida huwekwa kwenye vifaa vya usaidizi wa safu ya PV, na kufikia kifuniko kamili cha uso kupitia reli au mifumo ya kebo—bora kwa mitambo mikubwa inayowekwa chini. Roboti zinazojiendesha zenyewe hutoa uhamaji mkubwa, unaofaa kwa PV ya paa iliyosambazwa au ardhi changamano. Kwa moduli mbili za uso na mifumo ya ufuatiliaji inayotumika sana nchini Saudi Arabia, wazalishaji wanaoongoza kama Renoglean wameunda roboti maalum zinazoonyesha "teknolojia ya daraja" ya kipekee ambayo huwezesha uratibu wa nguvu kati ya mifumo ya kusafisha na mifumo ya ufuatiliaji, kuhakikisha usafi mzuri hata wakati safu zinaporekebisha pembe.

Vipengele vikuu vya mifumo ya kusafisha ni pamoja na brashi zinazozunguka, vifaa vya kuondoa vumbi, mifumo ya kuendesha, na vitengo vya udhibiti. Mahitaji ya soko la Saudia yamesababisha uvumbuzi endelevu katika sehemu hizi: brashi zenye mchanganyiko laini sana na nyuzinyuzi za kaboni huondoa vumbi la chumvi linalonata bila kukwaruza nyuso za moduli; fani zinazojipaka mafuta na mota zilizofungwa huhakikisha uaminifu wa muda mrefu katika mazingira ya mchanga; vipulizi hewa vilivyojumuishwa vyenye shinikizo kubwa hushughulikia uchafu mkaidi huku vikipunguza matumizi ya maji. Mfano wa PR200 wa Renoglean hata una mfumo wa brashi wa "kujisafisha" ambao huondoa vumbi lililokusanywa kiotomatiki wakati wa operesheni, na kudumisha utendaji thabiti wa kusafisha.

• Uondoaji Bora wa Vumbi: Ufanisi wa kusafisha >99.5%, kasi ya uendeshaji mita 15–20/dakika
• Udhibiti wa Akili: Inasaidia ufuatiliaji wa mbali wa IoT, masafa ya kusafisha yanayoweza kupangwa na njia
• Marekebisho ya Mazingira: Kiwango cha halijoto ya uendeshaji -30°C hadi 70°C, ukadiriaji wa ulinzi wa IP68
• Muundo Unaookoa Maji: Kimsingi ni usafi wa kavu, hiari ya ukungu mdogo wa maji, kwa kutumia chini ya 10% ya maji ya kusafisha kwa mikono
• Utangamano wa Juu: Hubadilika kulingana na moduli za mono/bifacial, vifuatiliaji vya mhimili mmoja, na mifumo mbalimbali ya kupachika

Mifumo ya kuendesha na kutoa umeme hutoa uendeshaji wa kuaminika. Mwangaza mwingi wa jua nchini Saudi Arabia hutoa hali bora kwa roboti za kusafisha zinazotumia nishati ya jua. Mifumo mingi hutumia mifumo ya umeme maradufu inayochanganya paneli za PV zenye ufanisi mkubwa na betri za lithiamu, kuhakikisha uendeshaji siku zenye mawingu. Ikumbukwe kwamba, ili kushughulikia joto kali la kiangazi, watengenezaji wanaoongoza wameunda mifumo ya kipekee ya usimamizi wa joto la betri kwa kutumia vifaa vya kubadilisha awamu na upoezaji unaofanya kazi ili kudumisha halijoto salama za uendeshaji, na kuongeza muda wa matumizi ya betri kwa kiasi kikubwa. Kwa motor za kuendesha, motor za DC zisizotumia brashi (BLDC) hupendelewa kwa ufanisi wao wa juu na matengenezo ya chini, zikifanya kazi na vipunguza usahihi ili kutoa mvuto wa kutosha kwenye ardhi ya mchanga.

Mifumo ya udhibiti wa akili hutumika kama "ubongo" wa roboti na huwakilisha utofautishaji wa kiteknolojia ulio wazi zaidi. Roboti za kisasa za kusafisha kwa kawaida huwa na vitambuzi vingi vya mazingira vinavyofuatilia mkusanyiko wa vumbi, hali ya hewa, na halijoto ya moduli kwa wakati halisi. Algoriti za AI hurekebisha mikakati ya kusafisha kulingana na data hii, zikibadilika kutoka kwa usafi uliopangwa hadi usafi unaohitajika. Kwa mfano, kuimarisha usafi kabla ya dhoruba za mchanga huku ikiongeza vipindi baada ya mvua. "Mfumo wa Udhibiti wa Mawasiliano ya Wingu" wa Renoglean pia unaunga mkono uratibu wa roboti nyingi katika ngazi ya kiwanda, kuepuka usumbufu usio wa lazima wa uzalishaji wa umeme kutokana na shughuli za kusafisha. Vipengele hivi vya akili huwezesha roboti za kusafisha kudumisha utendaji bora licha ya hali ya hewa inayobadilika ya Saudi Arabia.

Usanifu wa mtandao kwa ajili ya mawasiliano na usimamizi wa data pia umeboreshwa kwa ajili ya hali ya Saudi Arabia. Kwa kuzingatia maeneo mengi ya mbali ya mimea ya PV yenye miundombinu duni, mifumo ya roboti za kusafisha hutumia mitandao mseto: ya masafa mafupi kupitia LoRa au matundu ya Zigbee, ya masafa marefu kupitia 4G/satelaiti. Kwa usalama wa data, mifumo inasaidia hifadhi iliyosimbwa kwa njia fiche ya ndani na nakala rudufu ya wingu, ikizingatia kanuni za data zinazozidi kuwa ngumu za Saudi Arabia. Waendeshaji wanaweza kufuatilia roboti zote kwa wakati halisi kupitia programu za simu au majukwaa ya wavuti, kupokea arifa za hitilafu, na kurekebisha vigezo kwa mbali—na kuboresha sana ufanisi wa usimamizi.

Kwa ajili ya muundo wa kudumu, roboti za kusafisha zimeboreshwa mahususi kuanzia uteuzi wa nyenzo hadi matibabu ya uso kwa ajili ya mazingira ya halijoto ya juu, unyevunyevu mwingi, na chumvi nyingi nchini Saudi Arabia. Fremu za aloi ya alumini hupitia anodization, viunganishi muhimu hutumia chuma cha pua kupinga kutu ya chumvi ya pwani ya Bahari Nyekundu; vipengele vyote vya kielektroniki vinakidhi viwango vya ulinzi wa viwandani na muhuri bora dhidi ya kuingiliwa kwa mchanga; nyimbo za mpira au matairi yaliyoundwa maalum hudumisha unyumbufu katika joto kali, kuzuia kuzeeka kwa nyenzo kutokana na mabadiliko ya halijoto ya jangwani. Miundo hii huwezesha roboti za kusafisha kufikia muda wa wastani kati ya hitilafu (MTBF) unaozidi saa 10,000 katika hali ngumu ya Saudia, na kupunguza kwa kiasi kikubwa gharama za matengenezo ya mzunguko wa maisha.

Utumiaji mzuri wa roboti za kusafisha PV nchini Saudi Arabia pia unategemea mifumo ya huduma ya ndani. Watengenezaji wakuu kama Renoglean wameanzisha maghala ya vipuri na vituo vya mafunzo ya kiufundi nchini Saudi Arabia, wakikuza timu za matengenezo za ndani kwa ajili ya mwitikio wa haraka. Ili kuendana na desturi za kitamaduni za Saudi Arabia, miingiliano na nyaraka zinapatikana kwa Kiarabu, huku ratiba za matengenezo zikiboreshwa kwa ajili ya likizo za Kiislamu. Mkakati huu wa kina wa ujanibishaji sio tu kwamba huongeza kuridhika kwa wateja lakini pia unaweka msingi imara wa upanuzi unaoendelea wa teknolojia za usafi za Kichina katika masoko ya Mashariki ya Kati.

Kwa maendeleo katika AI na IoT, roboti za kusafisha PV zinabadilika kutoka zana rahisi za kusafisha hadi nodi mahiri za O&M. Bidhaa za kizazi kipya sasa zinajumuisha vifaa vya uchunguzi kama vile kamera za upigaji picha za joto na skana za mkunjo wa IV, zikifanya ukaguzi wa afya ya vipengele wakati wa kusafisha; algoriti za kujifunza kwa mashine huchambua data ya kusafisha ya muda mrefu ili kutabiri mifumo ya mkusanyiko wa vumbi na uharibifu wa utendaji wa moduli. Kazi hizi zilizopanuliwa huongeza jukumu la roboti za kusafisha katika mitambo ya PV ya Saudia, na kuzibadilisha polepole kutoka vituo vya gharama hadi waundaji wa thamani ambao hutoa faida ya ziada kwa wawekezaji wa mitambo.

Kisanduku cha Kusafisha kwa Akili katika Kiwanda cha PV cha Pwani cha Bahari Nyekundu

Mradi wa PV wa Bahari Nyekundu wa MW 400, kama kiwanda kikubwa cha nishati ya jua cha mapema nchini Saudi Arabia, ulikabiliwa na changamoto za kawaida za chumvi nyingi na unyevunyevu mwingi katika eneo hilo, na kuwa mfano muhimu wa teknolojia ya usafi wa akili ya Kichina nchini Saudi Arabia. Mradi huo uliotengenezwa na ACWA Power, ni sehemu muhimu ya mipango ya nishati mbadala ya Saudia ya "Vision 2030". Eneo lake lina hali ya kipekee ya hali ya hewa: wastani wa joto la kila mwaka huzidi 30°C, unyevunyevu huzidi 60% kila mara, na hewa yenye chumvi nyingi huunda kwa urahisi maganda ya vumbi la chumvi kwenye paneli za PV—hali ambapo njia za jadi za kusafisha hazifanyi kazi na ni ghali.

Kushughulikia changamoto hizi, mradi hatimaye ulitumia suluhisho la kusafisha lililobinafsishwa la Renoglean kulingana na roboti za kusafisha za PV za mfululizo wa PR, zikijumuisha uvumbuzi mwingi wa kiteknolojia mahususi kwa mazingira yenye chumvi nyingi: fremu za aloi ya titani zinazostahimili kutu na fani zilizofungwa huzuia uharibifu wa chumvi kwa vipengele muhimu; nyuzi za brashi zilizotibiwa maalum huepuka kufyonzwa kwa chembe za chumvi na uchafuzi wa sekondari wakati wa kusafisha; mifumo ya udhibiti iliongeza vitambuzi vya unyevunyevu ili kurekebisha kiotomatiki kiwango cha kusafisha chini ya unyevunyevu mwingi kwa matokeo bora. Ikumbukwe kwamba roboti za kusafisha za mradi huo zilipokea cheti cha juu zaidi cha kupambana na kutu katika tasnia ya PV duniani, kinachowakilisha suluhisho la kusafisha la hali ya juu zaidi la Mashariki ya Kati wakati huo.

Usambazaji wa mifumo ya usafi wa mradi wa Bahari Nyekundu ulionyesha uwezo wa kipekee wa uhandisi kubadilika. Misingi laini ya pwani ilisababisha makazi yasiyo sawa katika baadhi ya viunzi vya safu, na kusababisha kupotoka kwa ulalo wa reli hadi ± 15 cm. Timu ya kiufundi ya Renoglean iliunda mifumo ya kusimamishwa inayoweza kubadilika inayowezesha roboti za kusafisha kufanya kazi vizuri katika tofauti hizi za urefu, kuhakikisha kuwa eneo la usafi haliathiriwi na ardhi. Mfumo huo pia ulipitisha miundo ya moduli, huku vitengo vya roboti moja vikifunika takriban sehemu za safu za mita 100—vitengo vinaweza kufanya kazi kwa kujitegemea au kuratibu kupitia udhibiti mkuu kwa ajili ya usimamizi mzuri wa mmea mzima. Usanifu huu unaonyumbulika uliwezesha sana upanuzi wa siku zijazo, ukiruhusu uwezo wa mfumo wa kusafisha kukua pamoja na uwezo wa mmea.

Tafadhali wasiliana na Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Tovuti ya kampuni:www.hondetechco.com

Simu: +86-15210548582