Superfici Icephobic per ghiaccio, spargimento di neve in scala di utilità solare

Ricercatori statunitensi hanno sviluppato un sistema di rivestimento che si afferma per consentire efficacemente lo spargimento ripetuto e passivo di neve e ghiaccio in impianti solari su larga scala in un'ampia gamma di temperature sotto lo zero fino a -35 gradi Celsius.

“Con alcuni test aggiuntivi, la nostra tecnologia sarebbe immediatamente applicabile alle installazioni solari reali,” l'autore corrispondente della ricerca, Anish Tuteja, ha detto alla rivista pv.“Abbiamo in programma di fare presto esperimenti più estesi, in cui il rivestimento sarà testato per un paio d'anni su pannelli solari esterni.”

il 50μIl rivestimento m è costituito da una superficie otticamente trasparente che mostra sia un'adesione interfacciale del ghiaccio estremamente bassa che una tenacità. È stato fabbricato utilizzando una soluzione di olio di trigliceridi a catena media (MCT) con un contenuto in peso del 60% in peso per plastificare due comuni cloruri di polivinile polimerici industriali noti rispettivamente come MC2 e MC6.

Le due soluzioni sono state testate in un sottoinsieme di pannelli da 72 celle che misurano 2x1 m su un sistema fotovoltaico collegato alla rete gestito da un'utility dell'Alaska a Fairbanks durante gli inverni del 2019 e del 2020. L'angolo di inclinazione dell'installazione è stato impostato a 45 gradi per facilitare caduta della neve e tutti i 16 moduli utilizzati per l'esperimento erano dotati di micro-inverter. Entrambe le soluzioni MC2 e MC6 sono state applicate al vetro di superficie del modulo e al telaio strutturale.

I pannelli sono stati installati in quattro con orientamento orizzontale e ogni colonna, compresi i pannelli rivestiti, è stata separata da una colonna che ospitava i pannelli non rivestiti.“I dati sullo spargimento di neve sono stati raccolti da una telecamera di qualità per la ricerca posizionata normalmente a ciascun array e con un campo visivo sufficiente per catturare l'intera gamma di pannelli sperimentali,” spiegarono gli scienziati.“In pochi minuti, entrambe le colonne MC2 e MC6 hanno mostrato uno spargimento di neve accelerato, rispetto alla colonna di controllo non rivestita, con una copertura nevosa ridotta di circa il 61% e di circa il 32% rispettivamente su MC2 e MC6 [pannelli rivestiti].”

I pannelli non rivestiti, invece, sono rimasti completamente ricoperti da neve e ghiaccio durante il periodo di prova e sono stati in grado di produrre quasi zero elettricità. La rimozione della neve causata dal vento è stata minima durante i test, poiché sono stati registrati venti con velocità molto limitata.

Gli scienziati hanno scoperto che la soluzione MC2 raggiunge le migliori prestazioni, risultando in un'area di copertura della neve media di solo il 27,7%, mentre la soluzione MC6 è stata in grado di raggiungere una media del 45,4%. Quest'ultimo è risultato avere una resistenza meccanica inferiore, che ha anche portato alla delaminazione dei pannelli. Il primo ha mantenuto le sue prestazioni e stabilità durante i 77 giorni dell'esperimento.

Gli scienziati hanno sottolineato che la tecnologia di rivestimento è in grado di eliminare diversi tipi di neve e ghiaccio e hanno affermato che può essere applicata anche al fotovoltaico integrato negli edifici.“I costi dei materiali dovrebbero essere abbastanza bassi,” Tuteja ha detto alla rivista pv.“Li stimerei a meno di $ 1 per metro quadrato.”

La nuova tecnica è proposta nel documento Facilitating Large-Scale Snow Shedding from In-Field Solar Arrays using Icephobic Surfaces with Low-Interfacial Toughness, pubblicato su Advanced Materials Technologies. Il gruppo di ricerca comprende scienziati dell'Università del Michigan, dell'Università dell'Alaska e dei Sandia National Laboratories del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti.