Dùng drone để vệ sinh các tấm pin mặt trời: Những vấn đề và giải pháp mới nhất hiện nay

Tấm pin năng lượng mặt trời (Solar panel) là tấm quang điện được tạo ra từ các mô-đun quang điện (PV) gồm các tế bào quang điện (Solar cell) kết nối với nhau ở các điện áp và công suất khác nhau. Chúng đóng vai trò thu thập năng lượng và chuyển đổi năng lượng của ánh sáng mặt trời thành điện năng để cung cấp cho trong các ứng dụng thương mại và dân dụng, là một trong những thành phần cơ bản của hệ thống điện mặt trời.

Pin mặt trời dựa trên hiệu ứng quang điện để thực hiện quá trình biến đổi quang điện thành năng lượng điện. Các thành phần chính bao gồm:

Lớp kính phía trước:

Đây là thành phần nặng nhất của tấm pin, lớp kính dày 2-4mm, là kính cường lực để đảm bào độ bền, đóng vai trò bảo vệ cho toàn bộ tấm pin, nhất là các cell pin bên trong. Lớp kinh này phải trong suốt để truyền quang phổ và ánh sáng.

Lớp tế bào quang điện:

Đây là thành phần chính của pin đóng vai trò hấp thu ánh sáng mặt trời để tao ra điện năng.

Tấm nền

Đặt ở mặt sau, lớp màu trắng, thường được làm một lớp nhựa đóng vai trò cách ly điện và bảo vệ cho các tế bào PV trước các tác động của độ ẩm hay thời tiết làm giảm độ bền và hiệu suất của tấm pin.

Hộp nối:

Phía sau tấm pin có một hộp nối PV hoạt động như giao diện đầu ra của nó.

Khung:

Khung được làm bằng kim loại, thường là nhôm để đảm bào độ nhẹ và bền.

Vì đặc thù bố trí ở những vị trí cao, không gian rộng rãi để thu được tối đa ánh sáng mặt trời nên các tấm pin mặt trời liên tục tích tụ bụi bặm, chất bẩn và rác rưởi. Số lượng khổng lồ những tấm pin mặt trời nằm trên mái các tòa nhà cao tầng hoặc ở các khu vực hẻo lánh luôn khiến người ta phải đau đầu về vấn đề: làm sạch chúng như thế nào, bởi một khi bề mặt của tấm pin bị bám bẩn thì hiệu suất của nó sẽ giảm. Nếu sử dụng lao động thủ công để vệ sinh các tấm pin mặt trời thì vừa không hiệu quả lại rất tốn kém và nguy hiểm.

Đó là lý do vì sao các nhà nghiên cứu đưa ra ý tưởng sử dụng những thiết bị bay không người lái (drone) để phục vụ cho mục đích vệ sinh các tấm pin mặt trời.

Hệ thống thiết bị bay không người lái "drone trong hộp" này là sự kết quả hợp tác giữa công ty bảo trì trang trại năng lượng mặt trời Solar Drone và nhà sản xuất máy bay không người lái Airobotics – cả hai đều là công ty của Israel. 

Hệ thống này gồm một thiết bị bay không người lái 4 động cơ (quadcopter) nằm trong một trạm sạc (dock station) có khả năng chống chịu thời tiết và đặt bên cạnh các tấm pin mặt trời. Theo những khoảng thời gian được cài đặt trước, hai cánh cửa trên nắp dock sẽ đều đặn mở ra để drone bay lên. Thiết bị bay này có gắn máy móc cần thiết để làm sạch các tấm pin mặt trời.

Nhờ sử dụng các công nghệ định vị tiên tiến như cảm biến LiDAR, camera lập bản đồ,... nên những chiếc drone này sẽ có thể tự căn chỉnh vị trí của chúng ở phía trên mỗi tấm pin mặt trười, phun hóa chất để làm sạch rồi tiếp tục chuyển sang dọn dẹp những tấm pin khác.

Sau khi đã hoàn tất nhiệm vụ, những thiết bị bay không người lái này sẽ quay trở lại dock sạc và hạ cánh tự động. Trong trường hợp cạn pin hoặc hết hóa chất vệ sinh thì một hệ thống robot sẽ làm nhiệm vụ tháo các cục pin hết điện ra để lắp pin đã sạc đầy, đồng thời thay thế các bình chứa hóa chất rỗng bằng bình mới. Tất cả sẽ được thực hiện tự động để giảm thiểu tối đa yêu cầu phải có tác động hoặc giám sát của con người.