Lapisan Semprot dapat Membuat Panel Surya Tahan Salju
Lapisan ini dibuat terutama dari plastik PVC atau PDMS dan silikon atau minyak nabati. Itu dapat disemprotkan atau disikat dalam cuaca dingin dan, dalam iterasi saat ini, dapat terus menumpahkan salju dan es hingga satu tahun.
"Energi terbarukan benar-benar lepas landas sekarang, tetapi salju adalah masalah besar di iklim utara," kata Anish Tuteja, profesor ilmu dan teknik material UM, yang memimpin penelitian bekerja sama dengan Sandia National Laboratories dan University of Alaska.
"Panel surya mungkin kehilangan 80 atau 90% kapasitas pembangkitnya di musim dingin. Jadi, mencari cara bagi panel surya untuk terus menghasilkan energi sepanjang tahun merupakan tantangan yang menarik," katanya.
Sementara lab Tuteja telah mengembangkan sejumlah lapisan pelapis es yang efektif di masa lalu, ia menjelaskan bahwa merancang lapisan yang dapat secara pasif melepaskan salju dan es merupakan tantangan khusus.
"Es relatif padat dan berat, dan pelapis kami sebelumnya menggunakan bobotnya sendiri untuk melawannya," kata Tuteja. "Tapi salju bisa 10 kali lebih padat daripada es, jadi kami sama sekali tidak yakin bahwa trik yang kami gunakan di atas es akan diterjemahkan menjadi salju."
Untuk menemukan lapisan yang tepat, Tuteja dan timnya beralih ke dua sifat utama yang telah mendukung lapisan pelapis es di masa lalu: ketangguhan antarmuka yang rendah dan kekuatan adhesi yang rendah. Adhesi permukaan yang rendah pada dasarnya licin. Slipperiness saja bekerja dengan baik di area kecil, tetapi semakin besar permukaannya, semakin banyak kekuatan yang dibutuhkan untuk menggeser salju dan es darinya. Untuk area yang lebih luas, Anda memerlukan cara untuk benar-benar memecah adhesi. Inilah yang dilakukan oleh ketangguhan antarmuka yang rendah — ini menciptakan retakan antara es dan panel. Ini menyebar di sepanjang panel, terlepas dari ukurannya, memecahkan es dan salju gratis.
Kredit : University of Michigan
Tim bekerja untuk mencapai keseimbangan yang tepat antara adhesi permukaan rendah dan ketangguhan antarmuka rendah yang akan menolak es dan salju dari permukaan kecil dan besar. Mereka mulai dengan plastik PVC yang sangat kaku, untuk ketangguhan antarmuka yang rendah, dan dicampur dalam sedikit minyak nabati yang memberi PVC daya rekat permukaan yang cukup rendah untuk memberikan yang terbaik dari kedua dunia. Mereka juga merancang bahan kedua yang bekerja sama baiknya menggunakan plastik PDMS dan minyak berbasis silikon.
Para peneliti UM bekerja sama dengan University of Alaska untuk menguji bahan di lapangan surya di Fairbanks, Alaska, menerapkan lapisan ke subset panel yang dipantau oleh kamera otomatis untuk jangka waktu sekitar dua minggu. Pengujian menunjukkan bahwa panel yang dilapisi memiliki rata-rata lapisan salju dan es sekitar 28% selama seluruh musim dingin, dibandingkan dengan sekitar 59% untuk panel yang tidak dilapisi.
Pelapisan ini dikembangkan sebagai bagian dari proyek yang dipimpin oleh Sandia National Laboratories, laboratorium penelitian dan pengembangan Departemen Energi AS, dengan dana yang disediakan oleh Kantor Teknologi Energi Surya DOE.
"Karena biaya energi surya telah turun dan profitabilitas telah meningkat, sebagian besar pertumbuhan energi surya dalam beberapa tahun terakhir telah di negara bagian utara, di mana salju biasa terjadi," kata Laurie Burnham, peneliti utama proyek tersebut.
"Lapisan fobia salju, jika kita dapat menunjukkan kemanjuran jangka panjangnya, akan membuat tenaga surya lebih andal dan lebih terjangkau di daerah bersalju, membantu mempercepat transisi negara kita ke ekonomi energi yang lebih didominasi matahari."
Tuteja mengatakan bahwa, sementara iterasi pelapisan saat ini dapat segera digunakan, tim berencana untuk mengubahnya lebih lanjut dengan tujuan mengembangkan pelapisan yang dapat bertahan setidaknya lima tahun.
Referensi : Abhishek Dhyani et al, Facilitating Large‐Scale Snow Shedding from In‐Field Solar Arrays using Icephobic Surfaces with Low‐Interfacial Toughness, Advanced Materials Technologies (2021). DOI: 10.1002/admt.202101032