Сравнительный анализ влияния минеральных загрязнителей на энергетические характеристики фотоэлектрического модуля
DOI:
https://doi.org/10.24160/0013-5380-2026-7-43-53Ключевые слова:
фотоэлектрический модуль, загрязнение поверхности, минеральный состав, вольт-амперная характеристика, вольт-амперная характеристика, карбонатные отложения, кварцевый песок, карьерный песок, мел, сравнительный анализАннотация
В статье представлен количественный сравнительный анализ влияния минеральных загрязнителей различной химической природы на энергетические характеристики фотоэлектрического модуля. В отличие от большинства работ, фокусирующихся на пылевом загрязнении поверхности модулей, рассмотрены крупные дисперсные отложения, характерные для аридных и полузасушливых регионов. Экспериментально исследовано влияние трех типов загрязнителей: кварцевый песок, карьерный песок, карбонатный состав (мел). Методика испытаний включала нанесение фиксированной массы загрязнителя (50 г) на увлажненную поверхность фотоэлектрического модуля с последующим фиксированием вольт-амперных характеристик и оценкой эффективности естественной очистки. Установлено, что химический состав частиц оказывает различное влияние на степень снижения точки максимальной мощности. Наибольшее снижение мощности при загрязнении всей поверхности модуля зафиксировано для мелового состава (44,70 %), что превышает показатели для кварцевого песка (35,51 %) и карьерного песка (17,83 %). Выявлено, что остаточное снижение точки максимальной мощности после имитации дождевой очистки составили 4,54 % для мела, 6,37 % для карьерного состава и 2,08 % для кварцевого состава, что обусловлено наличием примесей и адгезионными свойствами материалов. Результаты исследования могут быть использованы для корректировки графиков технического обслуживания фотоэлектрических модулей на солнечных электростанциях в регионах со специфичным составом почвы.
Библиографические ссылки
1. International Renewable Energy Agency. Renewable Capacity Statistics 2022 [Электрон. ресурс], URL: https://www.irena.org/publications/2022/Apr/Renewable-Capacity-Statistics-2022 (дата обращения 24.03.2026).
2. Younis A. Modeling of Dust Soiling Effects on Solar Photovoltaic Performance: A Review. – Solar Energy, 2021, vol. 220, pp. 1074–1088, DOI: 10.1016/j.solener.2021.04.011.
3. Кирпичникова И.М., Серов В.А. К вопросу решения проблемы загрязнения солнечных модулей. – Энергосбережение и водоподготовка, 2024, № 2 (148), с. 42–49.
4. Wang J. et al. Dust Deposition Characteristics on Photovoltaic Arrays Investigated Through Wind Tunnel Experiments. – Scientific Reports, 2025, vol. 15, DOI: 10.1038/s41598-024-84708-2.
5. ГОСТ Р ИСО 14688-1-2017. Геотехнические исследования и испытания. Идентификация и классификация грунтов. Часть 1. Идентификация и описание. М.: Стандартинформ, 2017, 16 с.
6. Agbogla J. et al. Soiling Estimation Methods in Solar Photovoltaic Systems: Review, Challenges and Future Directions. – Results in Engineering, 2025, vol. 26, DOI: 10.1016/j.rineng.2025.104810.
7. Shaharin A. et al. Effects of Dust on the Performance of PV Panels. – World Academy of Science, Engineering and Technology, 2011, vol. 58, pp. 588–593.
8. Zhao M. et al. Effect of Sand and Dust Shading on the Output Characteristics of Solar Photovoltaic Modules in Desertification Areas. – Energies, 2023, vol. 16, No. 23, DOI: 10.3390/en16237910.
9. Klemens K. Ilse et al. Fundamentals of Soiling Processes on Photovoltaic Modules. – Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2018, vol. 98, pp. 239–254, DOI: 10.1016/j.rser.2018.09.015.
10. Mani M. Impact of Dust on Solar Photovoltaic (PV) Performance: Research Status, Challenges and Recommendations. – Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2010, vol. 14, No. 9, pp. 3124–3131, DOI: 10.1016/j.rser.2010.07.065.
11. Sayyah A. et al. Energy Yield Loss Caused by Dust Deposition on Photovoltaic Panels. – Solar Energy, 2014, vol. 107, pp. 576–604, DOI: 10.1016/j.solener.2014.05.030.
12. Фонарёв П.А. Определение минералов и горных пород. Инженерно-геологические свойства горных пород. М.: МАДИ, 2022, 68 с.
13. Salamah T. et al. Effect of Dust and Methods of Cleaning on the Performance of Solar PV Module for Different Climate Regions: Comprehensive Review. – Science of The Total Environment, 2022, vol. 827, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.154050.
14. Borah P. Analysis of Soiling Loss in Photovoltaic Modules: A Review of the Impact of Atmospheric Parameters, Soil Properties, and Mitigation Approaches. – Sustainability, 2023, vol. 15, No. 24, DOI: 10.3390/su152416669.
15. Rajput P. et al. A Comprehensive Review on Reliability and Degradation of PV Modules Based on Failure Modes and Effect Analysis. – International Journal of Low-Carbon Technologies, 2024, vol. 19, pp. 922–937, DOI: 10.1093/ijlct/ctad106.
16. Серов В.А., Кирпичникова И.М. Влияние состава и дисперсности песчаных отложений на электрические параметры фотоэлектрических модулей. – Сантехника, Отопление, Кондиционирование, 2025, № 12 (288), с. 73–75.
17. Венгерова М.В., Венгеров А.С. Минералы и горные породы. Екатеринбург: Изд-во Уральского университета, 2017, 132 с.
18. Кирпичникова И.М. и др. Оценка влияния частичного затенения на мощность фотоэлектрического модуля по вольт-амперной характеристике. – Электричество, 2025, № 5, с. 55–61.
19. ГОСТ Р МЭК 60891-2013. Государственная система обеспечения единства измерений. Приборы фотоэлектрические. Методики коррекции по температуре и энергетической освещенности результатов измерения вольт-амперной характеристики. М.: Стандартинформ, 2014, 19 с.
20. Михно В.Б. и др. Региональные особенности литоландшафтогенеза Центрального Черноземья. – Региональные геосистемы, 2020, № 1 (44), с. 29–40.
#
1. International Renewable Energy Agency. Renewable Capacity Statistics 2022 [Electron. resource], URL: https://www.irena.org/publications/2022/Apr/Renewable-Capacity-Statistics-2022 (Accessed on 24.03.2026).
2. Younis A. Modeling of Dust Soiling Effects on Solar Photovoltaic Performance: A Review. – Solar Energy, 2021, vol. 220, pp. 1074–1088, DOI: 10.1016/j.solener.2021.04.011.
3. Kirpichnikova I.M., Serov V.A. Energosberezhenie i vodopodgo-tovka – in Russ. (Energy Saving and Water Treatment), 2024, No. 2 (148), pp. 42–49.
4. Wang J. et al. Dust Deposition Characteristics on Photovoltaic Arrays Investigated Through Wind Tunnel Experiments. – Scientific Reports, 2025, vol. 15, DOI: 10.1038/s41598-024-84708-2.
5. GOST R ISO 14688-1-2017. Geotekhnicheskie issledovaniya i ispytaniya. Identifikatsiya i klassifikatsiya gruntov. Chast’ 1. Identifikatsiya i opisanie (Geotechnical Investigations and Testings. Identification and Classification of Soil. Part 1. Identification and Description). M.: Standartinform, 2017, 16 p.
6. Agbogla J. et al. Soiling Estimation Methods in Solar Photovoltaic Systems: Review, Challenges and Future Directions. – Results in Engineering, 2025, vol. 26, DOI: 10.1016/j.rineng.2025.104810.
7. Shaharin A. et al. Effects of Dust on the Performance of PV Panels. – World Academy of Science, Engineering and Technology, 2011, vol. 58, pp. 588–593.
8. Zhao M. et al. Effect of Sand and Dust Shading on the Output Characteristics of Solar Photovoltaic Modules in Desertification Areas. – Energies, 2023, vol. 16, No. 23, DOI: 10.3390/en16237910.
9. Klemens K. Ilse et al. Fundamentals of Soiling Processes on Photovoltaic Modules. – Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2018, vol. 98, pp. 239–254, DOI: 10.1016/j.rser.2018.09.015.
10. Mani M. Impact of Dust on Solar Photovoltaic (PV) Performan-ce: Research Status, Challenges and Recommendations. – Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2010, vol. 14, No. 9, pp. 3124–3131, DOI: 10.1016/j.rser.2010.07.065.
11. Sayyah A. et al. Energy Yield Loss Caused by Dust Deposition on Photovoltaic Panels. – Solar Energy, 2014, vol. 107, pp. 576–604, DOI: 10.1016/j.solener.2014.05.030.
12. Fonaryov P.A. Opredelenie mineralov i gornyh porod. Inzhe-nerno-geologicheskie svoystva gornyh porod (Determination of Minerals and Rocks. Engineering and Geological Properties of Rocks). M.: MADI, 2022, 68 p.
13. Salamah T. et al. Effect of Dust and Methods of Cleaning on the Performance of Solar PV Module for Different Climate Regions: Comprehensive Review. – Science of The Total Environment, 2022, vol. 827, DOI: 10.1016/j.scitotenv.2022.154050.
14. Borah P. Analysis of Soiling Loss in Photovoltaic Modules: A Review of the Impact of Atmospheric Parameters, Soil Properties, and Mitigation Approaches. – Sustainability, 2023, vol. 15, No. 24, DOI: 10.3390/su152416669.
15. Rajput P. et al. A Comprehensive Review on Reliability and Degradation of PV Modules Based on Failure Modes and Effect Analy-sis. – International Journal of Low-Carbon Technologies, 2024, vol. 19, pp. 922–937, DOI: 10.1093/ijlct/ctad106.
16. Serov V.A., Kirpichnikova I.M. Santekhnika, Otoplenie, Kondi-tsionirovanie – in Russ. (Plumbing, Heating, and Air Conditioning), 2025, No. 12 (288), pp. 73–75.
17. Vengerova M.V., Vengerov A.S. Mineraly i gornye porody (Mi-nerals and Rocks). Ekaterinburg: Izd-vo Ural’skogo universiteta, 2017, 132 p.
18. Kirpichnikova I.M. et al. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2025, No. 5, pp. 55–61.
19. GOST R MEK 60891-2013. Gosudarstvennaya sistema obespecheniya edinstva izmereniy. Pribory fotoelektricheskie. Metodiki korrektsii po temperature i energeticheskoy osveshchennosti rezul’tatov izmereniya vol’t-ampernoy harakteristiki (State System for Ensuring the Uniformity of Measurements. Photovoltaic Devices. Procedures for Temperature and Irradiance Corrections to Measured Current Voltage Characteristics). M.: Standartinform, 2014, 19 p.
20. Mihno V.B. et al. Regional’nye geosistemy – in Russ. (Regional Geosystems), 2020, No. 1 (44), pp. 29–40
