Pył jest zmorą wydajności paneli słonecznych. Fakt jest prosty i bezsporny. Istnieje jednak znacznie poważniejszy problem związany ze sposobem rozwiązania tego problemu. Obecnie do czyszczenia wykorzystuje się strumienie wysokociśnieniowe. Tak, to działa. Jest to jednak również ogromne marnotrawstwo zasobów. Mówimy o 12 miliardach galonów wody rocznie na całym świecie. Woda ta spływa do ścieków, zabierając ze sobą zdrowy rozsądek dotyczący ochrony środowiska.
Istniejące metody pozostawiają najbardziej uporczywy brud, bo prawa fizyki im nie pomagają. Ciężkie cząstki przyklejają się, a woda po prostu rozlewa się na boki. Jest nieefektywny ze względu na swoją konstrukcję.
Dlatego zespół naukowców z City University of Hong Kong, Imperial College London i Chińskiej Akademii Nauk w Pekinie postanowił przestać „krzyczeć” na brud i zacząć „szeptać”, aby go posprzątać. Naukowcy pod kierunkiem profesora Stephena Wanga badali, jak przyroda radzi sobie ze sprzątaniem. Skrzydła motyla. Liście myte deszczem. Nie potrzebują węży strażackich. Wykorzystują napięcie powierzchniowe, elastyczność i akupresurę.
Zespół Wanga nazwał tę metodę „oczyszczaniem kropelkami cieczy”. Brzmi miękko, ale nie chodzi tu o delikatność, a o precyzję.
Większość ludzi wierzy, że im mocniejsze uderzenie, tym czystszy wynik. Oni się mylą. Lo Wai Kin, absolwentka, która dosłownie bombardowała panele piaskiem, aż rozbolało ją ramię, odkryła prawdę. Jeśli energii będzie za dużo, woda po prostu rozleje się na boki. Wibracje powierzchniowe strącają kropelki z panelu, zanim mają szansę wykonać swoją pracę. Idealną opcją nie jest maksymalna siła, ale umiarkowana siła.
Naukowym terminem określającym ten wzór jest „niemonotoniczność”. Oznacza to, że zwyciężył złoty środek.
Kiedy kropelki uderzają w powierzchnię z określoną, umiarkowaną energią, łączą się ze sobą. Ciągną za sobą ziemię i zbierają ją. Zamiast losowo rozpylać wodę, woda działa jak mały mop, zbierając zanieczyszczenia w jedną masę, a następnie je spłukując.
Wyniki były niesamowite. Skuteczność czyszczenia osiągnęła 99,9% nawet na powłokach superhydrofobowych. Metoda poradziła sobie nawet z ciężkim pyłem – tymi nieprzyjemnymi cząsteczkami, których gęstość jest 6–10 razy większa niż gęstość wody. Zwykle taki brud pozostaje na swoim miejscu. Ta metoda sprawia, że odpada.
Wyobraź sobie rachunek za wodę dla całej planety. Zużycie spada z 12 miliardów galonów do 2 miliardów. Jest to redukcja o 80%. W suchych regionach, gdzie energia słoneczna jest niezbędna, a wody do utrzymania sprzętu w czystości jest niewiele lub nie ma jej wcale, jest to coś więcej niż tylko wygoda. Na tym polega różnica między funkcjonującą siecią energetyczną a martwą, spaloną.
Profesor Wang nazywa wynik prostym, ale mającym ogromny potencjał oddziaływania. Potwierdza nową zasadę czyszczenia mechanicznego i zmusza inżynierów do ponownego przemyślenia konstrukcji dysz natryskowych. Po co natryskiwać na siłę, skoro można delikatnie wyczyścić?
Od kilkudziesięciu lat staramy się kontrolować przyrodę, zużywając ogromne ilości wody. Być może przez cały czas był to tylko lekki dotyk. Woda nadal płynie. Panele nadal świecą. Ale teraz robią to za ułamek tych samych kosztów, utrzymując przepływ większej liczby rzek i zmniejszając wysychanie zbiorników wodnych.
