西非的塞內加爾擁有得天獨厚的自然條件，非常適合使用光伏系統。這里陽光充足，波動較小。白天日照時間長，而早晨和黃昏則很短。而且這里的太陽高度角大，陽光到達地面近乎直射，這意味著即使是水平鋪設的光伏電池也能實現較高的轉換效率。但是，作為塞內加爾能源結構不可忽略的一部分，太陽能發電卻存在一個巨大的隱患——來自撒哈拉沙漠的灰塵。無數的礦物灰塵顆粒在東北信風的裹挾下越過撒哈拉來到塞內加爾。每年，太陽能電池板上都會集聚大量灰塵(約 200 克/平方米)，導致太陽能園區的發電量至少減少 20%。

到目前為止，清潔太陽能電池板的方法都不盡如人意——這些方法要么難以操作，要么無法持續。因此，來自德國漢堡應用科學大學(HAW Hamburg)的學生團隊開發了一種清潔太陽能電池板的全新系統，并且該項目是他們的學士學位項目(通過研究項目完成學士學位)。該系統的名稱為“SeneSet”，由塞內加爾的英文 Senegal 的前四個字母加單詞 Set 組成。在塞內加爾最常用的沃洛夫語(Wolof)中，“set”的意思是“清潔”。學生團隊的指導老師是來自德國漢堡應用科學大學機械工程和生產管理(IKP)系負責機械工程和 CAD 的 Anna K. Usbeck 教授。目前，學生們正使用 item 裝配組件系統搭建系統原型。裝配組件系統具有眾多優勢，包括端到端模塊化設計以及輕便靈活的型材技術。

創建 節省時間和資源的清潔解決方案

多年來，Usbeck 教授一直專注于在塞內加爾研究可持續能源發電，尤其是光伏發電。從開始研究的那刻起，她就清楚地知道：“在清潔太陽能電池板時，我們要使用全新的定制技術。而且這項技術必須經濟實惠、易于維護，并能適應特殊的自然條件。”目前清潔太陽能電池板主要有兩種方法：一種是使用帶有長桿(長達幾米)的手動清潔設備，另一種是使用配有刷子和水的柴油拖拉機。但是，這兩種系統要么難以操作，要么無法持續。相比之下，來自德國漢堡應用科學大學的學生團隊開發的新型清潔解決方案不但效率高，還能節省資源。德國學術交流中心(DAAD)還為這一創新型項目提供了約 50,000 歐元的資金支持。

SeneSet 的框架約 6 米長、1.5 米寬，由 item 提供的型材搭建而成。

SeneSet 的框架約 6 米長、1.5 米寬，由 item 型材搭建而成。整個系統由八個帶腳輪的小型運動裝置支撐。借助下面的腳輪，SeneSet 系統能在不同的太陽能電池板之間來回移動。由于各種原因，這里無法使用機器人解決方案，因為機器人解決方案有各種技術限制，比如清潔機器人要在電池板表面獨立導航進而自行移動，因此需要使用額外的傳感器技術。但是，傳感器技術通常會因灰塵集聚和材料腐蝕出現故障。此外，它還需要配備復雜的控制系統。而且自主移動機器人在太陽能電池板表面移動時不僅過程復雜，而且速度緩慢，這與太陽能電池板鋪設的角度密切相關。最重要的是，SeneSet 系統將在塞內加爾進行生產。“因此，我們想盡量減少不能在當地生產并由當地工程師安裝的零部件。”Usbeck 教授解釋說。

數據說明一切——只需 20 個小時而不是 174 個小時

借助曲柄傳動裝置，SeneSet 系統中帶旋轉滾輪的部分在移動時與行進方向成直角，即沿框架的縱向方向移動，這樣刷子就能清除灰塵。如果要從一排太陽能電池板移動到另一排太陽能電池板，系統需要抬升并重新定位。整個系統既可以手動驅動，也可以使用大功率電動螺絲刀驅動。目前，該團隊正在研究更多優化措施，他們希望能確保螺絲刀盡可能長期地工作。他們還要確認最適合清潔工作的刷子類型。在不久的將來，他們會在測試站嘗試配有不同刷子以及橡膠或織布的濕式和干式清潔系統。通過這種方法，清潔模塊就可以輕松更換，未來也能使用不同的清潔材料。不過，目前的數據已經說明了一切：對于塞內加爾 Diamniadio 太陽能園區的 6960 塊太陽能電池板來說，如果采用傳統的手動清潔方式，需要漫長的 174 個小時。而使用 SeneSet 系統，只需要 20 個小時。

* 借助 item 鋁型材技術，框架結構不但適應性強，而且輕便靈活。

使用 item 型材技術 在塞內加爾進行實地測試

“在德國漢堡應用科學大學，我們經常使用 item 型材技術，因為它們不僅輕便靈活，還可以根據我們的需要定制長度。對于高級工程項目和搭建原型來說，它們是非常理想的選擇。在項目的不同階段，我們總要進行一些調整，借助緊固件可以輕松地實現。”Usbeck 教授告訴我們。此外，Usbeck 教授對 item 型材技術的另外兩大優點也記憶猶新——結構堅固且輕便靈活。一開始，他們使用的是 30 x 30 毫米的型材。但是，由于型材長達 6 米，框架出現了輕微的變形。因此，他們對設計進行了相應的調整。現在，他們使用的是 60 x 30 毫米的型材，有效避免了框架變形。而且型材上安裝的是 item 的腳輪，而不是以前使用的滑板輪。2023 年 2 月，參加該項目的兩位學生攜 SeneSet 系統前往塞內加爾。他們將太陽能電池板清潔系統進行拆卸并裝進集裝箱以便空運。第一次實地測試是在塞內加爾 Diamniadio 太陽能園區(裝機容量 2 兆瓦)進行的，該園區距離塞內加爾達喀爾(Dakar)以東直線距離約 30 公里。在整個過程中，德國漢堡應用科學大學都與距離塞內加爾 Diamniadio 不遠的達喀爾高等理工學院(ESP in Dakar)保持密切聯系。“我們還要進行一些優化，但毋庸置疑，SeneSet 系統非常高效。”Usbeck 教授對測試結果給予了積極的評價。

來自塞內加爾的學生對 item 提供的產品和服務印象非常深刻，他們直接在結構中使用了 item 型材技術。事實證明，技術才是全球通用的語言。

塞內加爾之行結束后不久，來自達喀爾高等理工學院的講師和碩士生對德國漢堡應用科學大學進行了回訪，并在那里停留了兩個月。這些年輕的參觀者也開始進行設計開發。Usbeck 教師告訴我們，這是他們第一次接觸 item 型材。“來自塞內加爾的學生對 item 提供的產品和服務印象非常深刻，他們直接在結構中使用了 item 的型材技術。事實證明，技術才是全球通用的語言。”學生們選擇了 40 x 40 毫米的型材，它比 30 x 30 毫米的型材更加堅固。而且它的槽軌更寬，可以插入 item 支架型材。這一點至關重要，因為塞內加爾學生開發的清潔系統使用的傳動裝置不是同步皮帶，而是由電機通過清潔滑塊上的鏈輪進行驅動。在設計框架時，學生們直接使用了免費的 item Engineeringtool 在線工具。現在，學生們共設計了三種基于 item 產品的清潔系統，它們各有不同又相互競爭。不久之后，他們將通過內部比賽決出真正的獲勝團隊。項目結束后，最理想的狀態是形成一個可以直接上市的解決方案，然后再有一家初創公司，幫助塞內加爾實現能源轉型的目標。

* 到了塞內加爾之后，學生們檢查了材料情況(左)，并重新組裝結構(右)

相互支持并共同致力于能源轉型

SeneSet 系統并不是德國漢堡應用科學大學與塞內加爾達喀爾高等理工學院的唯一合作項目。“共同致力于可再生能源教育(CO2FREE)”也得到了德國學術交流中心的資助。目前雙方合作的重點是在達喀爾高等理工學院開發可再生能源學士學位課程。“我們希望課程的設置能直接反映工業領域的要求。我們也在研究相關的問題，比如要設置哪些課程才能確保畢業生能滿足太陽能行業或氫技術行業公司的工作要求。這些領域發生了翻天覆地的變化。”漢堡應用科學大學 CO2FREE 項目經理 Imke Rieken 說道。塞內加爾與德國面臨的挑戰完全不同。塞內加爾人口平均年齡約為 18 歲，而德國已進入老齡化，正在努力解決技能短缺的問題。與此同時，塞內加爾大學教育的水平也要進一步提高。因此，雙方合作的潛力是巨大的。“我們可以攜手合作，共同推動能源轉型。我們希望下一代能放眼全球，共同致力于未來的發展。”Usbeck 教授強調說。

* 一開始使用的是滑板輪(左)。2023 年 4 月，SeneSet 原型在塞內加爾 Diamniadio 太陽能園區進行實地測試(右)。

（item依諾信）