사막 먼지 줄이는 진동·풍력 태양광 장치 ^{CEFR B2}

사막 지역에서는 태양광 패널 표면에 쌓이는 모래먼지가 단열층을 만들고 햇빛을 가려 출력이 크게 떨어진다. 연구에 따르면 쿠웨이트에서는 6일 만에 17퍼센트 손실이 있었고, 이집트 관측에서는 6개월 동안 최대 66퍼센트 손실이 보고되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 German University in Cairo 연구진이 자연에서 착안한 두 가지 시스템을 제안했다.

첫 번째는 전기 구동식 진동 시스템이다. 작은 모터에 불균형한 금속 추를 달아 기계적 진동을 만들고, 전자 장치가 작동 시간을 제어한다. 장치는 하루 두 번, 정오와 오전 3시에 각각 약 1분간 진동해 먼지를 털어낸다. 전력은 패널 자체에서 공급되거나 소형 독립 배터리로도 운영될 수 있고, 패널 표면에는 정전기 방지 나노 코팅이 적용된다.

두 번째 설계는 전기 모터 없이 바람을 이용한다. 나뭇가지가 흔들리는 방식을 모방해 유연한 장착대가 공기 흐름에 따라 패널을 진동시키고 뒤쪽 스프링이 제자리로 되돌린다. 연구진은 이 디자인이 바람이 꾸준한 계절에 더 잘 작동한다고 보고했다.

현장 실험 결과는 다음과 같다:

• 청소하지 않은 기존형 패널은 6주 후 약 33퍼센트 효율을 잃었다.
• 진동 시스템과 정전기 방지 나노 코팅을 장착한 패널은 6주 후 12.9퍼센트만 손실되었다.
• 유연한 풍력 구동 장착 패널은 6주 실험에서 5퍼센트만 손실된 반면, 전통적 고정형 패널은 약 25퍼센트 손실을 보였다.

전문가는 비용과 내구성을 우려했다. 이집트 국립 연구소(Egypt’s National Research Centre) 태양광 에너지 부서장 Essam Tawfik El Shenawy는 지속적 진동이 패널을 견딜 수 있는지와 수동 청소보다 경제적 이득이 있는지 의문을 제기했다. 개발자 Mohamed는 시스템이 손상을 피하도록 엄격히 시험되고 보정되었다고 밝혔다. 연구팀의 Mohamed Salama Abd-Elhady는 청소 비용 예를 들며 잠재적 절감 효과를 설명했다: 가로등에 설치된 단일 패널을 청소하는 데 한 달에 최대 200 Egyptian pounds (US$4)가 들 수 있고, 가로등 200개 단지는 월 40,000 pounds (US$800)를 쓸 수 있다고 계산했다. 회사는 초기 설치에서 긍정적 반응을 받아 생산을 확장하고 Giza 주의 다른 주거지에도 공급을 시작했다.