Innovatieve toepassingen en werkwijzen van machines voor het reinigen van zonnepanelen in Saoedi-Arabië

Als een van de landen met de meest overvloedige zonne-energiebronnen ter wereld, ontwikkelt Saoedi-Arabië zijn fotovoltaïsche energiesector met grote kracht om de transformatie van de energiestructuur te stimuleren. Frequente zandstormen in woestijngebieden veroorzaken echter ernstige stofophoping op de oppervlakken van PV-panelen, waardoor de efficiëntie van de energieopwekking aanzienlijk afneemt – een belangrijke factor die de economische voordelen van zonne-energiecentrales beperkt. Dit artikel analyseert systematisch de huidige toepassingsstatus van PV-paneelreinigingsmachines in Saoedi-Arabië, met de focus op hoe intelligente reinigingsoplossingen, ontwikkeld door Chinese technologiebedrijven, de uitdagingen van extreme woestijnomstandigheden aanpakken. Aan de hand van meerdere casestudies worden de technische voordelen en economische baten van deze oplossingen aangetoond. Van de kust van de Rode Zee tot de stad NEOM, en van traditionele vaste PV-installaties tot volgsystemen, hervormen deze intelligente reinigingsapparaten de Saoedische PV-onderhoudsmodellen met hun hoge efficiëntie, waterbesparende eigenschappen en automatiseringsmogelijkheden, en bieden ze reproduceerbare technologische paradigma's voor de ontwikkeling van hernieuwbare energie in het hele Midden-Oosten.

Stofproblemen en reinigingsbehoeften in de Saoedi-Arabische PV-industrie

Saoedi-Arabië beschikt over uitzonderlijke zonne-energiebronnen, met meer dan 3.000 zonuren per jaar en een theoretisch potentieel voor zonne-energieopwekking van 2.200 TWh per jaar. Dit maakt het een van de meest veelbelovende regio's ter wereld voor de ontwikkeling van zonne-energie. Gedreven door de nationale strategie "Vision 2030" versnelt Saoedi-Arabië de uitrol van hernieuwbare energie, met een streefdoel van 58,7 GW aan hernieuwbare capaciteit in 2030, waarvan zonne-energie het grootste deel zal uitmaken. Hoewel het uitgestrekte woestijnlandschap van Saoedi-Arabië voldoende ruimte biedt voor zonne-energiecentrales, brengt het ook unieke operationele uitdagingen met zich mee, zoals stofophoping die leidt tot efficiëntieverlies.

Onderzoek wijst uit dat zonnepanelen in sommige delen van het Arabische schiereiland 0,4 tot 0,8% van hun dagelijkse energieproductie kunnen verliezen als gevolg van stofvervuiling, waarbij dit verlies tijdens hevige zandstormen zelfs kan oplopen tot meer dan 60%. Deze afname van de efficiëntie heeft directe gevolgen voor het economisch rendement van zonne-energiecentrales, waardoor het reinigen van de modules een essentieel onderdeel is van het onderhoud van zonnepanelen in de woestijn. Stof beïnvloedt zonnepanelen via drie belangrijke mechanismen: ten eerste blokkeren stofdeeltjes zonlicht, waardoor de fotonenabsorptie door de zonnecellen afneemt; ten tweede vormen stoflagen thermische barrières, waardoor de temperatuur van de modules stijgt en de conversie-efficiëntie verder daalt; en ten derde kunnen corrosieve bestanddelen in bepaalde stofsoorten op de lange termijn schade veroorzaken aan glasoppervlakken en metalen frames.

De unieke klimatologische omstandigheden van Saoedi-Arabië versterken dit probleem. De kustregio van de Rode Zee in het westen van Saoedi-Arabië kent niet alleen veel stof, maar ook een hoge zoutconcentratie in de lucht, wat leidt tot kleverige zout-stofmengsels op de oppervlakken van de zonnepanelen. De oostelijke regio wordt regelmatig getroffen door zandstormen die in korte tijd dikke stoflagen op de PV-panelen kunnen afzetten. Bovendien kampt Saoedi-Arabië met een extreem watertekort; 70% van het drinkwater is afhankelijk van ontzilting, waardoor traditionele handmatige reinigingsmethoden kostbaar en niet duurzaam zijn. Deze factoren samen zorgen voor een dringende behoefte aan geautomatiseerde, waterbesparende reinigingsoplossingen voor PV-panelen.

Tabel: Vergelijking van de vervuilingskenmerken van zonnepanelen in verschillende regio's van Saoedi-Arabië

Om dit pijnpunt in de sector aan te pakken, maakt de Saoedische PV-markt de overstap van handmatige reiniging naar intelligente, geautomatiseerde reiniging. Traditionele handmatige methoden kennen duidelijke beperkingen in Saoedi-Arabië: enerzijds maken de afgelegen woestijnlocaties de arbeidskosten onbetaalbaar hoog; anderzijds verhindert waterschaarste het grootschalige gebruik van hogedrukreiniging. Schattingen tonen aan dat de kosten voor handmatige reiniging in afgelegen installaties kunnen oplopen tot $ 12.000 per MW per jaar, waarbij het hoge waterverbruik in strijd is met de Saoedische waterbesparingsstrategieën. Geautomatiseerde reinigingsrobots daarentegen bieden aanzienlijke voordelen, waardoor meer dan 90% van de arbeidskosten wordt bespaard en het watergebruik wordt geoptimaliseerd door nauwkeurige controle van de reinigingsfrequentie en -intensiteit.

De Saoedische overheid en de private sector erkennen het belang van slimme reinigingstechnologieën en stimuleren expliciet geautomatiseerde oplossingen in het Nationale Programma voor Hernieuwbare Energie (NREP). Deze beleidsrichting heeft de adoptie van reinigingsrobots in de Saoedische PV-markt versneld. Chinese technologiebedrijven, met hun volwaardige producten en uitgebreide ervaring met toepassingen in woestijngebieden, zijn uitgegroeid tot toonaangevende leveranciers op de Saoedische markt voor PV-reiniging. Zo heeft Renoglean Technology, een ecosysteempartner van Sungrow, orders voor reinigingsrobots ter waarde van meer dan 13 GW in het Midden-Oosten binnengehaald en is daarmee marktleider geworden in Saoedi-Arabië op het gebied van intelligente reinigingsoplossingen.

Vanuit een technologisch ontwikkelingsperspectief laat de Saoedische markt voor PV-reiniging drie duidelijke trends zien: ten eerste, een evolutie van reiniging met één functie naar geïntegreerde processen, waarbij robots steeds vaker inspectie- en hotspotdetectiemogelijkheden integreren; ten tweede, een verschuiving van geïmporteerde oplossingen naar lokale aanpassingen, met producten die zijn afgestemd op het Saoedische klimaat; en ten derde, een ontwikkeling van op zichzelf staande processen naar systeemcollaboratie, met een diepe integratie met volgsystemen en slimme O&M-platforms. Deze trends stimuleren gezamenlijk de ontwikkeling van intelligent en efficiënt PV-onderhoud in Saoedi-Arabië, wat de technische zekerheid biedt om de doelstellingen voor hernieuwbare energie in het kader van "Visie 2030" te behalen.

Technische kenmerken en systeemopbouw van PV-reinigingsrobots

Intelligente PV-reinigingsrobots, als technologische oplossingen voor de Saoedische woestijnomgeving, integreren innovaties op het gebied van werktuigbouwkunde, materiaalkunde en IoT-technologieën. Vergeleken met traditionele reinigingsmethoden bieden moderne robotsystemen aanzienlijke technische voordelen, waarbij de kern van het ontwerp draait om vier doelen: efficiënte stofverwijdering, waterbesparing, intelligente besturing en betrouwbaarheid. Onder het extreme woestijnklimaat van Saoedi-Arabië zijn deze eigenschappen van cruciaal belang, omdat ze een directe invloed hebben op de onderhoudskosten op lange termijn en de inkomsten uit energieopwekking.

Vanuit mechanisch oogpunt vallen reinigingsrobots voor de Saoedische markt hoofdzakelijk in twee categorieën: op rails gemonteerde en zelfrijdende robots. Op rails gemonteerde robots worden doorgaans bevestigd aan PV-paneelsteunen en bereiken het volledige oppervlak via rails of kabelsystemen – ideaal voor grote, op de grond gemonteerde installaties. Zelfrijdende robots bieden meer mobiliteit en zijn geschikt voor verspreide PV-systemen op daken of complex terrein. Voor bifaciale modules en volgsystemen die veel in Saoedi-Arabië worden gebruikt, hebben toonaangevende fabrikanten zoals Renoglean gespecialiseerde robots ontwikkeld met een unieke "brugtechnologie". Deze technologie maakt dynamische coördinatie mogelijk tussen reinigingssystemen en volgmechanismen, waardoor effectieve reiniging gegarandeerd is, zelfs wanneer de panelen van hoek veranderen.

De kernonderdelen van reinigingsmechanismen omvatten roterende borstels, stofafzuiginstallaties, aandrijfsystemen en besturingseenheden. De vraag vanuit de Saoedische markt heeft geleid tot continue innovatie op deze gebieden: ultrafijne borstelharen van koolstofvezelcomposiet verwijderen effectief kleverig zoutstof zonder de moduleoppervlakken te beschadigen; zelfsmurende lagers en afgedichte motoren garanderen een lange levensduur in zanderige omgevingen; geïntegreerde hogedrukluchtblazers pakken hardnekkig vuil aan en minimaliseren tegelijkertijd het waterverbruik. Het PR200-model van Renoglean beschikt zelfs over een "zelfreinigend" borstelsysteem dat tijdens het gebruik automatisch opgehoopt stof verwijdert, waardoor een constante reinigingsprestatie wordt gewaarborgd.

• Efficiënte stofverwijdering: Reinigingsefficiëntie >99,5%, werksnelheid 15-20 meter/minuut
• Intelligente besturing: Ondersteunt bewaking op afstand via IoT, programmeerbare reinigingsfrequentie en -routes.
• Omgevingsaanpassing: Bedrijfstemperatuurbereik van -30°C tot 70°C, IP68-beschermingsklasse.
• Waterbesparend ontwerp: Hoofdzakelijk droogreiniging, optioneel minimale waternevel, waarbij minder dan 10% van het water wordt gebruikt dat nodig is voor handmatige reiniging.
• Hoge compatibiliteit: Geschikt voor mono-/bifaciale modules, enkelassige trackers en diverse montagesystemen.

Aandrijf- en voedingssystemen zorgen voor een betrouwbare werking. De overvloedige zonneschijn in Saoedi-Arabië biedt ideale omstandigheden voor op zonne-energie werkende schoonmaakrobots. De meeste modellen maken gebruik van dubbele voedingssystemen die hoogrenderende PV-panelen combineren met lithiumbatterijen, waardoor ze ook op bewolkte dagen functioneren. Om de extreme zomerhitte het hoofd te bieden, hebben toonaangevende fabrikanten unieke systemen voor thermisch beheer van de batterijen ontwikkeld met behulp van faseveranderingsmaterialen en actieve koeling om veilige bedrijfstemperaturen te handhaven en de levensduur van de batterij aanzienlijk te verlengen. Voor de aandrijfmotoren worden borstelloze DC-motoren (BLDC) geprefereerd vanwege hun hoge efficiëntie en lage onderhoudsbehoefte. In combinatie met precisiereductoren zorgen ze voor voldoende tractie op zanderig terrein.

Intelligente besturingssystemen fungeren als het 'brein' van de robot en vormen het meest onderscheidende technologische kenmerk. Moderne schoonmaakrobots zijn doorgaans uitgerust met meerdere omgevingssensoren die in realtime stofophoping, weersomstandigheden en moduletemperatuur monitoren. AI-algoritmen passen de schoonmaakstrategieën dynamisch aan op basis van deze gegevens, waarbij wordt overgeschakeld van geplande naar ad-hoc reiniging. Zo wordt bijvoorbeeld de reiniging geïntensiveerd vóór zandstormen en worden de intervallen na regen verlengd. Het 'Cloud Communication Control System' van Renoglean ondersteunt bovendien de coördinatie van meerdere robots op fabrieksniveau, waardoor onnodige stroomonderbrekingen door schoonmaakactiviteiten worden voorkomen. Dankzij deze intelligente functies kunnen schoonmaakrobots optimale prestaties leveren, ondanks het wisselende klimaat in Saoedi-Arabië.

De netwerkarchitectuur voor communicatie en gegevensbeheer is ook geoptimaliseerd voor de omstandigheden in Saoedi-Arabië. Gezien de afgelegen woestijnlocaties van veel grote zonne-energiecentrales met hun gebrekkige infrastructuur, maken de reinigingsrobotsystemen gebruik van hybride netwerken: korte afstand via LoRa of Zigbee mesh, lange afstand via 4G/satelliet. Voor gegevensbeveiliging ondersteunen de systemen lokale versleutelde opslag en cloudback-up, waarmee ze voldoen aan de steeds strengere gegevensregelgeving in Saoedi-Arabië. Operators kunnen alle robots in realtime monitoren via mobiele apps of webplatformen, foutmeldingen ontvangen en parameters op afstand aanpassen, wat de beheerefficiëntie aanzienlijk verbetert.

Voor een optimale duurzaamheid zijn de reinigingsrobots speciaal geoptimaliseerd voor de hoge temperaturen, hoge luchtvochtigheid en het hoge zoutgehalte in Saoedi-Arabië. Van materiaalkeuze tot oppervlaktebehandeling zijn de robots ontworpen om bestand te zijn tegen de extreme temperaturen, hoge luchtvochtigheid en hoge zoutconcentraties. De frames van aluminiumlegering worden geanodiseerd, kritische connectoren zijn gemaakt van roestvrij staal om corrosie door het zout van de Rode Zee te weerstaan, alle elektronische componenten voldoen aan industriële beschermingsnormen en zijn uitstekend afgedicht tegen zandindringing, en speciaal ontwikkelde rubberen rupsbanden of banden behouden hun elasticiteit bij extreme hitte, waardoor materiaalveroudering door temperatuurschommelingen in de woestijn wordt voorkomen. Dankzij deze ontwerpen bereiken de reinigingsrobots een gemiddelde tijd tussen storingen (MTBF) van meer dan 10.000 uur onder de zware omstandigheden in Saoedi-Arabië, wat de onderhoudskosten gedurende de levensduur aanzienlijk verlaagt.

De succesvolle toepassing van PV-reinigingsrobots in Saoedi-Arabië is mede afhankelijk van lokale servicesystemen. Toonaangevende fabrikanten zoals Renoglean hebben magazijnen voor reserveonderdelen en technische trainingscentra in Saoedi-Arabië gevestigd en lokale onderhoudsteams opgeleid voor snelle respons. Om rekening te houden met de Saoedische cultuur zijn interfaces en documentatie beschikbaar in het Arabisch, en zijn onderhoudsschema's geoptimaliseerd voor islamitische feestdagen. Deze diepgaande lokalisatiestrategie verhoogt niet alleen de klanttevredenheid, maar legt ook een solide basis voor de verdere uitbreiding van Chinese intelligente reinigingstechnologieën op de markten in het Midden-Oosten.

Dankzij de vooruitgang in AI en IoT evolueren PV-reinigingsrobots van eenvoudige reinigingshulpmiddelen naar slimme O&M-nodes. Nieuwe generaties producten integreren nu diagnostische apparatuur zoals warmtebeeldcamera's en IV-curvescanners, waarmee tijdens het reinigen de conditie van componenten wordt gecontroleerd. Machine learning-algoritmen analyseren reinigingsgegevens over een langere periode om patronen van stofophoping en prestatievermindering van modules te voorspellen. Deze uitgebreide functies versterken de rol van reinigingsrobots in Saoedische PV-installaties, waardoor ze geleidelijk veranderen van kostenposten in waardecreërende factoren die extra rendement opleveren voor investeerders in de installaties.

Toepassingsvoorbeeld van intelligente reiniging bij een zonne-energiecentrale aan de kust van de Rode Zee

Het 400 MW Red Sea PV-project, een van de eerste grootschalige zonne-energiecentrales in Saoedi-Arabië, werd geconfronteerd met de typische uitdagingen van de regio: een hoge zoutconcentratie en hoge luchtvochtigheid. Het project werd daarmee een baanbrekend voorbeeld voor Chinese intelligente reinigingstechnologie in Saoedi-Arabië. Het project, ontwikkeld door ACWA Power, is een belangrijk onderdeel van de Saoedische plannen voor hernieuwbare energie "Vision 2030". De locatie kenmerkt zich door extreem unieke klimatologische omstandigheden: de gemiddelde jaartemperatuur ligt boven de 30 °C, de relatieve luchtvochtigheid is constant hoger dan 60% en de zoute lucht zorgt ervoor dat er gemakkelijk hardnekkige zoutkorsten op de zonnepanelen ontstaan ​​– omstandigheden waarin traditionele reinigingsmethoden ineffectief en kostbaar blijken.

Om deze uitdagingen aan te pakken, koos het project uiteindelijk voor Renogleans op maat gemaakte reinigingsoplossing, gebaseerd op PR-serie PV-reinigingsrobots. Deze oplossing bevatte diverse technologische innovaties, specifiek voor omgevingen met een hoog zoutgehalte: corrosiebestendige frames van titaniumlegering en afgedichte lagers voorkomen schade door zout aan kritieke componenten; speciaal behandelde borstelvezels voorkomen adsorptie van zoutdeeltjes en secundaire vervuiling tijdens het reinigen; en besturingssystemen met vochtigheidssensoren passen de reinigingsintensiteit automatisch aan bij hoge luchtvochtigheid voor optimale resultaten. De reinigingsrobots van het project ontvingen de hoogste anticorrosiecertificering in de wereldwijde PV-industrie, waarmee ze destijds de meest technologisch geavanceerde reinigingsoplossing in het Midden-Oosten vertegenwoordigden.

De inzet van het reinigingssysteem voor het project in de Rode Zee toonde een uitzonderlijke technische aanpasbaarheid aan. Zachte kustbodems veroorzaakten ongelijkmatige verzakkingen bij sommige montagepunten van de zonnepanelen, wat leidde tot afwijkingen in de vlakheid van de rails tot wel ±15 cm. Het technische team van Renoglean ontwikkelde adaptieve ophangsystemen waardoor de reinigingsrobots soepel over deze hoogteverschillen konden bewegen, waardoor de reinigingsdekking niet werd beïnvloed door het terrein. Het systeem maakte ook gebruik van modulaire ontwerpen, waarbij individuele robotunits secties van ongeveer 100 meter van de zonnepanelen bestreken. De units konden onafhankelijk van elkaar werken of via een centrale besturing worden gecoördineerd voor efficiënt beheer van de gehele installatie. Deze flexibele architectuur maakte toekomstige uitbreidingen aanzienlijk gemakkelijker, waardoor de capaciteit van het reinigingssysteem kon meegroeien met de capaciteit van de installatie.

Neem contact op met Honde Technology Co., LTD.

Email: info@hondetech.com

Bedrijfswebsite:www.hondetechco.com

Tel: +86-15210548582