Do roku 2025 Senegal zamierza zmniejszyć emisję CO2 o 37% w porównaniu do roku 2018 Decydujące znaczenie ma tutaj energia słoneczna.
Ten zachodnioafrykański kraj ma najlepsze warunki na wielkopowierzchniowe instalacje fotowoltaiczne: promieniowanie słoneczne podlega tutaj jedynie nieznacznym wahaniom. W dzień Słońce świeci wysoko, a świt i zmierzch trwają krótko. Ze względu na ostry kąt padania promieni słonecznych ułożone poziomo ogniwa fotowoltaiczne osiągają wysoki stopień sprawności. Jednak na drodze rozwoju energii solarnej w senegalskim miksie energetycznym staje pył unoszący się znad Sahary. Wraz z wiejącym w kierunku północno-wschodnim pasatem do kraju docierają mineralne drobinki pyłu. Rocznie na jeden metr kwadratowy powierzchni przypada ok. 200 g pyłu. Skutkiem tego jest to, że wydajność farm fotowoltaicznych spada o ponad 20 %.
Dotychczasowe metody czyszczenia okazały się bardzo uciążliwe lub niezbyt skuteczne. Dlatego studenci Wyższej Szkoły Nauk Stosowanych w Hamburgu (HAW Hamburg) w ramach projektu przygotowującego ich do pracy licencjackiej opracowali innowacyjny system do czyszczenia solarów. Nazwa systemu to „SeneSet” składająca się z początku nazwy kraju i słowa „set”, które w najpowszechniej używanym w Senegalu języku, tzw. Wolof, oznacza „czysty”. Pieczę nad zespołem sprawuje prof. dr nauk inżynieryjnych Anna K. Usbeck, która na uniwersytecie HAW Hamburg wykłada w Instytucie Projektowania i Rozwoju Produktu projektowanie i CAD. Do budowy prototypu studenci wykorzystali system modułowy item. Do najważniejszych zalet tych produktów zaliczają się budowa modułowa i niska waga.
Jeden pomysł – nieograniczone możliwości
Wszechstronny, wytrzymały i wysokiej jakości: System modułowy MB firmy item jest od ponad 40 lat optymalnym rozwiązaniem sprawdzającym się przy każdym zadaniu konstrukcyjnym w najróżniejszych branżach.
WYBIERZ INTERESUJĄCY CIĘ PAKIET WZORCOWY
Sposób na rozwiązanie do szybkiego i oszczędzającego zasoby czyszczenia solarów
Anna Usbeck już od kilku lat zajmuje się zrównoważonymi metodami wytwarzania energii w tym kraju, w szczególności w oparciu o instalacje fotowoltaiczne. Już szybko uzmysłowiła sobie jedno: „Do czyszczenia paneli fotowoltaicznych potrzebna jest nowa, dopasowana technologia, która musi spełnić indywidualne wymagania, musi być ekonomiczna i łatwa w serwisowaniu.” Do czyszczenia instalacji solarnych używano w Senegalu dotychczas ręcznych urządzeń czyszczących z metrowymi teleskopami lub ciągników dieslowych z wodą i szczotkami. Jednak te rozwiązania są uciążliwe w użytku lub nie wpisują się w zasadę zrównoważonego rozwoju. Nowy system do czyszczenia zaproponowany przez studentów z Hamburga jest wydajny, a przy tym czyści, oszczędzając zasoby naturalne. Niemiecka Centrala Wymiany Akademickiej (DAAD, niem. Deutsche Akademische Austauschdienst) przekazała dofinansowanie dla tego innowacyjnego projektu w wysokości ok. 50 tysięcy euro.
Ramę systemu SeneSet tworzy konstrukcja wykonana z profili item, której długość wynosi ok. 6 m, a szerokość ok. 1,5 m.
Cała konstrukcja systemu SeneSet wygląda następująco: Ramę systemu SeneSet tworzy konstrukcja wykonana z profili item, której długość wynosi ok. 6 m, a szerokość ok. 1,5 m.” System osadzony jest na ośmiu małych podstawach na rolkach, dzięki którym można go transportować od jednego panelu fotowoltaicznego do drugiego. System zrobotyzowany nie był brany pod uwagę z kilku powodów: autonomiczne roboty czyszczące muszą się samodzielnie orientować w przestrzeni, a do tego potrzebne są dodatkowe czujniki, które z powodu pyłu i korozji często ulegają awariom. Również układ regulacji musiałby być w ich przypadku bardziej złożony. Ponadto robot autonomiczny musiałby poruszać się po panelach, co ze względu na kąt nachylenia byłoby trudniejsze do zrealizowania. Również prędkość poruszania byłaby mniejsza. Poza tym produkcja systemu SeneSet ma być realizowana na miejscu, w Senegalu: „Dlatego chcemy użyć jak najmniej komponentów, których nie można zamówić na miejscu i które nie mogą być montowane przez tamtejszych inżynierów”, wyjaśnia Anna Usbeck.
Obliczenia mówią prawdę: ten system ma potencjał 20 roboczogodzin zamiast 174
Napęd z korbką porusza częścią systemu z obracającym się wałkiem pod kątem prostym do kierunku jazdy, czyli w kierunku wzdłużnym względem ramy. Podczas jazdy szczotka zbiera pył. Aby przejść od jednego rzędu paneli do drugiego, system jest podnoszony i na nowo pozycjonowany. System może być napędzany ręcznie, ale również za pomocą wkrętarki akumulatorowej o wysokim stopniu sprawności. W tym zakresie zespół pracuje jeszcze nad ulepszeniami, aby wkrętarka możliwie długo pracowała bez przerw. Ostateczna decyzja związana ze szczotką również jeszcze nie zapadła. Wkrótce na stanowisku próbnym zostaną sprawdzone różnego rodzaju warianty systemu do czyszczenia na mokro i sucho z różnymi szczotkami lub gumowymi lub tekstylnymi paskami. Ta koncepcja zakłada, że moduł czyszczący jest wymienny, dzięki czemu istnieje możliwość użycia różnych wariantów. Obliczenia jednak już teraz mówią wprost: W przypadku klasycznej, ręcznej metody do czyszczenia 6960 paneli solarnych znajdujących się na farmie fotowoltaicznej w Diamniadio potrzeba 174 godzin roboczych. Przy użyciu systemu SeneSet ta sama praca trwałaby jedynie 20 godzin.
Profile z Solingen na testach praktycznych w Senegalu
„W HAW Hamburg często używamy profili firmy item, ponieważ są lekkie i dostępne w takich długościach, jakich potrzebujemy. Bardzo dobrze sprawdzają się w produkcyjnych pracach przygotowawczych lub do budowy prototypów. Na tym etapie ciągle coś się zmienia, a technika łączenia item pozwala wszystko odpowiednio dopasować”, podkreśla prof. Anna Usbeck. Do zalet techniki profilowej item zalicza lekką wagę i dużą sztywność komponentów. W projekcie najpierw korzystano z profili o wymiarach 30 x 30 mm. Okazało się bowiem, że rama ze względu na swoją pokaźną długość wynoszącą 6 m szybko się uginała. Dlatego dokonano odpowiednich zmian. Aby temu zapobiec, w planach jest użycie innego wariantu profili o wymiarach 60 x 30 mm. Dotychczas używane kółka do deskorolki zostaną dodatkowo wymienione na rolki item. Dwóch studentów działających przy wspomnianym projekcie miało w lutym 2023 – razem z systemem SeneSet – okazję udać się w podróż do Senegalu. Na czas lotu system do czyszczenia solarów został rozmontowany i umieszczony w kontenerze. Pierwszy test praktyczny został przeprowadzony na farmie fotowoltaicznej o mocy 2 MW w Diamniado, leżącym ok. 30 km w linii prostej na Wschód od Dakaru. Między zespołem projektowym a studentami i pracownikami naukowymi niedalekiej politechniki Ecole Supérieure Polytechnique de Dakar (ESP w Dakarze) dochodzi do częstej wymiany doświadczeń. „Musimy jeszcze wykonać kilka optymalizacji, ale system SeneSet działa bez zarzutu” – tak prof. Anna Usbeck mówi o systemie po przeprowadzonym teście.
Studenci z Senegalu są zachwyceni firmą item jako producentem i już zamontowali profile item w swoich systemach. Rzeczywiście prawdą jest, że język techniczny jest rozumiany na całym świecie.
Wkrótce po tym doszło do dwumiesięcznej rewizyty wykładowców i studentów ESP, którzy także rozpoczęli prace nad rozwojem prototypu. Tutaj mieli po raz pierwszy okazję zetknąć się z profilami item, o czym opowiada prof. Usbeck: „Studenci z Senegalu są zachwyceni firmą item jako producentem i już zamontowali profile item w swoich systemach. Rzeczywiście prawdą jest, że język techniczny jest rozumiany na całym świecie.” Wybrali profile o wymiarach 40 x 40 cm. Te w porównaniu z profilami 30 x 30 cm wyróżniają się wyższym współczynnikiem sztywności. Ponadto mają również szersze rowki, dzięki czemu można zamontować w nich profil listwy zębatej item. System czyszczący zaprojektowany przez studentów z Senegalu ma być napędzany nie za pomocą pasków zębatych, lecz przy użyciu silnika z kołem zębatym zamontowanym przy wózku czyszczącym. Do zaprojektowania ramy skorzystali z bezpłatnego programu do projektowania item Engineeringtool. Teraz istnieją już trzy różne warianty systemu czyszczącego wykonanego z komponentów item, które ze sobą konkurują. Zespół zwycięzców zostanie wybrany w ramach wewnętrznego konkursu. Idealnym zakończeniem projektu będzie rozwiązanie, które można wprowadzić od razu na rynek i które przy pomocy jakiegoś start-upu ułatwi proces transformacji energetycznej w Senegalu.
Wzajemne wsparcie i wspólne działania na rzecz transformacji energetycznej
System SeneSet nie jest jedynym projektem realizowanym wspólnie przez HAW Hamburg i ESP w Dakarze: innym projektem również finansowanym przez DAAD jest „COoperation To Focus on Renewable Energy Education (CO2FREE)“. Obecnie trwają prace nad opracowaniem programu studiów licencjackich na ESP w Dakarze w dziedzinie OZE. „Chcemy możliwie najbardziej zbliżyć się do warunków panujących w przemyśle. Szukamy odpowiedzi na takie pytania jak: jakie przedmioty powinny znaleźć się w programie nauczania, aby absolwenci mogli znaleźć pracę w firmach działających w sektorze energii słonecznej? W tym zakresie dużo się teraz dzieje“, opowiada Imke Rieken, kierowniczka projektu CO2FREE na HAW Hamburg. W obu krajach wymagania jednak znacznie się od siebie różnią. Średni wiek ludności w Senegalu wynosi ok. 18 lat, w Niemczech natomiast walczymy z brakiem wykwalifikowanych pracowników. Szkolnictwo wyższe w Senegalu wymaga jeszcze dużo pracy u podstaw. Dlatego oba kraje bardzo skorzystają na wzajemnej współpracy. „Transformację energetyczną będziemy mogli wprawić w ruch, tylko działając wspólnie. Na całym świecie potrzebujemy młodych ludzi, którzy będą pracowali na rzecz przyszłości”, podkreśla Anna Usbeck.
Chciałbyś regularnie otrzymywać informacje na temat możliwego stosowania produktów item? W takim razie mamy coś dla Ciebie: Zapisz się do blogowego newslettera item, wykorzystując do tego baner w prawym górnym rogu!
