01
背景
位于大西洋的加那利群岛（Canary Islands）火山是西班牙境内50年来首次出现喷发。据西班牙当局称，该地区约有5000名居民已被疏散。此次火山喷发发生在拉帕尔马岛南部的坎布雷别哈火山，该火山附近约有 8 万居民。滚滚熔岩从火山口不断流出，火山灰和烟雾也沿着上升气流升腾至天空中，为当地的环境带来了严重威胁。
另一方面，在亚洲，日本熊本县的阿苏山 10月20 日发生的喷发是其自 2016 年 10 月以来的首次火山碎屑流，并造成了大量火山灰的喷发。随着秋叶渐红，熊本也进入旅游旺季，但此次火山喷发对旅游和农业造成的影响令人担忧。
日本阿苏山喷发
无论是在欧洲还是亚洲，大量的火山灰都会对当地的居民，以及各行各业造成影响。其中依靠太阳光照射发电的太阳能电站，也是火山灰的“受害者”之一。为此，西班牙和日本两国的研究人员，都对本国的太阳能电站与火山灰的关系进行了研究。
02
西班牙的光伏电站
在西班牙拉帕尔马岛的 Las Manchas 地区，有一座 1 MW 光伏电站，该电站于 2008 年落成，由 Gamesa Solar 开发，后来被美国投资基金 First Reserve Corporation 收购。该工厂占地 1.7 公顷，包含约 5,000 个光伏组件。火山开始喷发的一个月后，这些组件却已经被火山喷出的高达一米的火山灰覆盖。
拉帕尔马岛火山喷发
在光伏研究领域，研究人员经常讨论极热，以及重载（如更常见的雪）对组件的影响。但是当太阳能电池板完全被火山灰覆盖时会发生什么，学者也很难判定。
原则上，电池板的发电量不会完全消失，因为即使积了一米厚的雪也不会使组件彻底不发电。然而，火山灰可能会给光伏组件带来一些长期问题：它的绝对重量可能会损坏安装结构；尖锐的颗粒或石块混入会划伤组件玻璃；并且灰烬可能含有腐蚀性化合物，例如会导致背板腐蚀的酸或硫化物。
当然，一旦可以清除火山灰，那么所有这一切都将迎刃而解。一般来说，电池板应该能够支持 2,400 到 5,400 帕斯卡的压力，具体取决于其测试的标准。玻璃的划痕也会对组件性能产生负面影响，但研究人员认为这不太可能使其完全停止运行，只是会导致更多的太阳光损失。另外，背板腐蚀的程度还取决于火山灰在清理之前会停留多长时间。
此外，研究人员还表示，由于整个电池板都被火山灰均匀覆盖，因此，热斑效应发生的可能性不大。
03
日本樱岛的光伏电站
日本鹿儿岛县垂水市的巨型太阳能设施 “樽水高登太阳能发电站”，因为可能会因为樱岛的喷发而推积火山灰，而收到光伏业界的关注。
樱岛火山喷发
该发电厂的太阳能电池板输出功率约为 9.65 MW，由BCPG 负责大型石油公司 Bangchak Petroleum Group 的可再生能源开发的，泰国 BCPG 的日本子公司 BCPG Japan开发和运营。除此之外，JFE Plant Engineering负责EPC服务，BCPG Engineering负责O&M。 而其太阳能电池板则由中国的正泰太阳能（Astronergy）制造，逆变器（PCS）由东芝三菱电机工业系统（TMEIC）提供。
这个巨型太阳能电站位于樱岛东南约 12 公里处，距离这座活火山较近。因此，这个巨大的电站也在以随时会积聚火山灰为前提，采取各种措施。
首先，电站内有一个泵可以抽地下水，用来冲洗太阳能电池板。这个泵设置在场地内，最近在泵旁边增加了一个新的储水设施。
然而，用水清洗的次数依旧被保持在最低限度。当然，清洁工作的成本低廉，但如果水集中并流到地面的某些特定位置，则可能会对土壤以及地面造成影响。
因此，在这座电站中，工作人员希望在尽可能减少用水冲洗次数的同时，减少火山灰对发电量的影响。为此，优先使用广泛用于清理落叶的鼓风机。
每年12月至次年5月是火山灰多发的季节，太阳能电池板会常常被覆盖上白色的灰尘。樽水高登太阳能发电站的应对措施是，在火山灰落下后先观察天气条件，如果要下雨，则先等待下雨并期待火山灰被雨水冲下。当然，如果火山灰被雨水冲完了却还剩很多，并对发电量影响很大，那么再考虑清理。
04
日本研究人员就火山灰对组件的影响进行研究
日本的九州太阳光充足，光伏发电的设置量也相对较高，但九州也有如樱岛、阿苏山、等持续活跃的火山存在。那么这些活火山喷出的火山灰对发电量减少以及面板老化具有多大的影响呢？
产业技术综合研究所和鹿儿岛县工业技术中心、鹿儿岛大学共同对此课题进行了研究。 研究对象为：鹿儿岛县工业技术中心的太阳能发电设备。
鹿儿岛县工业技术中心位于樱岛火山口北方约20km的位置。 在这里，和产业技术综合研究所九州中心类似，有一个暴露测试设施，在室外排列着太阳能电池板。电池板共有4种，分别是结晶硅型2种，薄膜硅型1种，化合物型（CIGS）1种。
１、水的冲洗效果
首先，研究人员开始调查因樱岛喷发而堆积在面板上的火山灰是否可以用水冲洗掉。关于火山灰能否被水冲走，研究人员通过对部分太阳能板追加清洗系统进行了比较实验。
这种清洗系统是通过管道从太阳能电池板顶部滴水，不会对太阳能电池板表面施加机械负载。穿过电池板的管道有直径为 2 毫米的孔，间隔为 1 厘米。 通过这个孔，水滴在太阳能电池板的表面进行流动，从而冲走火山灰。
当然，如果在雨水较多的季节，那么电池板的表面也会被雨水冲刷干净。
２、火山灰堆积量与发电量减少率曲线
研究人员还对火山灰堆积量与发电量减少率的关系进行了分析。分析结果如下图：
根据曲线，可以看出，火山灰的堆积量在少量（4g/㎡一下）以及多量（60g/㎡以上）时，对发电减少的变化率最小。当火山灰堆积量在5g/㎡以上时，其对组件发电的影响开始变大。
３、太阳能电池板性能劣化情况
研究人员将设置于鹿儿岛县工业技术中心的以暴露在火山灰中27年的多晶硅型面板卸下，并针对电气特性和沉积物的状况进行了分析。
首先，电气特性方面，研究人员在检查IV（电流-电压）特性时，发现最大输出为46.66W，而太阳能电池板标签上显示的输出为58.7W。此外，与出厂默认值相比，最大输出降低到 79.5%。安装后大约27年的平均劣化率为0.76%，这也时一个不错的数值。
目前，对于可采购的太阳能电池板，制造商保证的劣化率约为每年0.5%。另一方面，0.76%的平均值从绝对值来看可能看起来是一个很高的劣化率，但考虑到它是27年前制造的，反而反映出了当时的技术实力之高。
在EL检查中，发现电池（发电元件）的状况总体良好（图5）。几乎没有不发光的部件。
面板表面被染成褐色，但事实证明它正在牢固地发电。27年过去了，即使是在火山灰多发的环境中，也能保持这样的状态。
接下来，研究人员检查了沉积物。 玻璃表面的氟 (ICP-MS) 是樱岛喷发火山灰的特征成分，通过离子色谱 (IC) 和电感耦合等离子体质谱法这两种方法进行分析(ICP-MS) 表面沉积物。检测到了除了氟( F-)、氯 (Cl-)、硝酸盐 (NO3-) 和硫酸 (SO42-)之外，还有铜 (Cu)、锌 (Zn) 和铅 (Pb ) 等金属元素也高于一定水平。
在这种状态下，发电性能也没有大幅恶化，所以研究人员表示，火山灰估计不会带来很大的不良影响。
结语
本编文章选取了西班牙和日本两国的研究示例与结论，意图说明火山灰对光伏组件发电的影响，可以总结为以下几点：
实际操作方面，优先度为：雨水→清水/鼓风机
理论方面，则表现为：少量火山灰以及沉积物对发电量影响不大
当然，这些都是在平时火山灰量较少的情况下。如果遭遇了大规模，长时间的火山喷发，那么，为了尽可能的降低对组件的不良影响，还是非常有必要清洗的。
