Maintenance of Photovoltaic Systems in Arid and Semi-Arid Climates and Design of an Automatic solar panel Cleaning Robot

Abstract

In this work, the impact of maintenance on the performance and lifetime of photovoltaic systems installed in arid and semi-arid climates is investigated. Studies [1] show that dust accumulation on photovoltaic modules causes significant power losses, especially in desert regions where soiling rates are high. Research in Renewable and Sustainable Energy Reviews confirms that regular cleaning is necessary to maintain energy production and system efficiency. This study examines the use of cleaning as well as a showcase of a robot for solar panel cleaning. The main contribution of this work is the design of a robotic cleaning system. The proposed system aims to reduce manual labor, minimize water consumption, and improve cleaning efficiency in large scale photovoltaic installations as well as a design for a cheap system. A technical discussion comparing systems with regular maintenance and systems without planned maintenance is presented. The results emphasize the importance of preventive strategies in maintaining energy yield and extending system lifetime. Key words: Photovoltaic systems, Solar panel maintenance,Robotic cleaning system,Soiling mitigation,Arid and semi-arid climates,Preventive maintenance,Energy performance, Water-efficient cleaning,Low-cost design. Résumé Dans ce travail, l'impact de la maintenance sur la performance et la durée de vie des systèmes photovoltaïques installés dans des climats arides et semi-arides est étudié. Des études [1] montrent que l'accumulation de poussière sur les modules photovoltaïques entraîne des pertes de puissance importantes, en particulier dans les régions désertiques où les taux d'encrassement sont élevés. Des recherches publiées dans Renewable and Sustainable Energy Reviews confirment que le nettoyage régulier est nécessaire pour maintenir la production d'énergie et l'efficacité du système. Cette étude examine l'utilisation du nettoyage ainsi qu'une présentation d'un robot dédié au nettoyage des panneaux solaires. La principale contribution de ce travail est la conception d'un système robotisé de nettoyage. Le système proposé vise à réduire le travail manuel, minimiser la consommation d'eau et améliorer l'efficacité du nettoyage dans les installations photovoltaïques à grande échelle, ainsi qu'à proposer une conception à faible coût. Une discussion technique comparant les systèmes avec maintenance régulière et ceux sans maintenance planifiée est présentée. Les résultats soulignent l'importance des stratégies préventives pour maintenir le rendement énergétique et prolonger la durée de vie du système. Mots-clés : Systèmes photovoltaïques, Maintenance des panneaux solaires, Système de nettoyage robotisé, Réduction de l'encrassement, Climats arides et semi-arides, Maintenance préventive, Performance énergétique, Nettoyage économe en eau, Conception à faible coût. الملخص [1] في هذا العمل، يتم دراسة تأثير الصيانة على أداء وعمر الأنظمة الكهروضوئية المثبتة في المناخات الجافة وشبه الجافة. تُظهر الدراسات أن تراكم الغبار على الألواح الكهروضوئية يؤدي إلى خسائر كبيرة في القدرة المنتجة، خاصة في المناطق الصحراوية حيث تكون معدلات. تؤكد الأبحاث المنشورة في مجلة Renewable and Sustainable Energy Reviews أن التنظيف المنتظم ضروري للحفاظ على إنتاج الطاقة وكفاءة النظام. تتناول هذه الدراسة استخدام عمليات التنظيف بالإضافة إلى عرض روبوت مخصص لتنظيف الألواح الشمسية. تتمثل المساهمة الرئيسية لهذا العمل في تصميم نظام روبوتي للتنظيف. يهدف النظام المقترح إلى تقليل العمل اليدوي، وتقليل استهلاك المياه، وتحسين كفاءة التنظيف في محطات الطاقة الشمسية واسعة النطاق، إضافة إلى تصميم منخفض التكلفة. كما يتم تقديم مناقشة تقنية تقارن بين الأنظمة ذات الصيانة المنتظمة وتلك التي تعمل دون صيانة مخططة. وتؤكد النتائج أهمية استراتيجيات الصيانة الوقائية للحفاظ على إنتاج الطاقة وإطالة عمر النظام. الكلمات المفتاحية:الأنظمة الكهروضوئية، صيانة الألواح الشمسية، نظام تنظيف روبوتي، الحد من تراكم الأتربة والأوساخ، المناخات القاحلة وشبه القاحلة، الصيانة الوقائية، الأداء الطاقوي، التنظيف الموفّر للمياه، تصميم منخفض التكلفة.