I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   42 ,   No .   3 J u n e   2 0 2 6 ,   p p .   637 ~ 6 48   I SS N:  2 5 0 2 - 4 7 5 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijeecs.v 42 .i 3 . p p 637 - 6 48           637       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ij ee cs.ia esco r e. co m   Em ula tion - ba sed  ev a lua tion o dust - a wa re auto ma te d cleaning   sy stem f o r ag g rega ted  so la r panels   o n elect ri c vehicle s       M o ha m ed  Abub a k M a hg o ub   H a s s a n 1 B ela l A hm ed  H a m ida 1 ,   El - Sa y ed  So lim a n A.   Sa id 2 ,     M uh a m m ed  Z a ha ra deen  Ah m ed 3, 4   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   C o m p u t e r   E n g i n e e r i n g ,   K u l l i y a   o f   E n g i n e e r i n g ,   I n t e r n a t i o n a l   I sl a mi c   U n i v e r si t y   M a l a y si a ,   K u a l a   L u m p u r ,   M a l a y si a   2 D e p a r t me n t   o f   P o w e r   El e c t r o n i c s,  A l - A z h a r   U n i v e r s i t y K a i r o ,   Eg y p t   3 D e p a r t me n t   o f   C y b e r se c u r i t y ,   C o l l a g e   o f   S c i e n c e   a n d   I n f o r mat i o n   a n d   C o mm u n i c a t i o n   Te c h n o l o g y ,   A l - A n s a r   U n i v e r si y   M a i d u g u r i ,   M a i d u g u r i ,   N i g e r i a   4 D e p t a r t m e n t   o f   M a t h e ma t i c s a n d   C o mp u t e r   S c i e n c e ,   U n i v e r si t y   o f   Te c h n o l o g y   a n d   A r t o f   B y u m b a ,   B y u m b a ,   R w a n d a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   2 4 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Ap r   8 ,   2 0 2 6   A cc ep ted   Ma y   2 6 ,   2 0 2 6       Th e   i n teg ra ti o n   o p h o t o v o lt a ic  (P V)  p a n e ls  i n to   e lec tri c   v e h i c les   (EVs)   p ro v id e a   c o m p lem e n tary   e n e r g y   so u rc e   c a p a b le  o e x ten d in g   d ri v in g   ra n g e   a n d   re d u c i n g   re li a n c e   o n   g r id - b a se d   c h a rg in g .   Ho we v e r,   th e   p ra c ti c a c o n tri b u ti o n   o f   v e h icle - m o u n ted   P sy ste m is  sig n ifi c a n t ly   c o n st ra in e d   b y   d u st  a c c u m u lati o n ,   wh ic h   c a n   i n d u c e   p o we l o ss e e x c e e d in g   2 0 %   u n d e r   p ro l o n g e d   u rb a n   a n d   r o a d sid e   e x p o s u re .   T h is  stu d y   p re se n ts  a   l o w - p o we r;   se n so r - d ri v e n ,   a u t o m a ted   d u st  d e tec ti o n   a n d   c lea n in g   sy ste m   sp e c ifi c a ll y   d e sig n e d   fo a g g re g a ted   EV - m o u n ted   s o lar  p a n e ls.  Hy b r id   se rie s p a ra ll e p a n e a g g re g a ti o n   a rc h it e c tu re   is  e m p lo y e d   to   m it ig a te  m ism a tch   a n d   p a rti a l   sh a d in g   e ffe c ts  a ss o c iate d   with   n o n - u n if o rm   d u st   d e p o siti o n .     M ATLAB/S imu li n k - b a se d   e m u latio n   fra m e wo rk   is  d e v e lo p e d   to   m o d e l   d u st - i n d u c e d   a tt e n u a ti o n ,   c a p a c it iv e   se n so re sp o n se ,   c lea n in g   su b sy ste m   e n e rg y   c o n su m p ti o n ,   a n d   n e e n e rg y   re c o v e ry   u n d e sta ti c   p a rk i n g ,   u r b a n   d riv i n g ,   a n d   m ix e d - u se   o p e ra ti n g   c o n d it i o n s.   Re su lt d e m o n stra t e   th a th e   p ro p o se d   sy ste m   m a in tain s   p a n e p e rf o rm a n c e   with i n   9 5 % 9 8 %   o f   c lea n   b a se li n e   o u tp u a n d   re c o v e rs  a p p ro x ima tely   1 2 % 1 5 %   o t h e   d u s t - in d u c e d   lo st en e rg y   p e c lea n in g   c y c le,  w h il e   su sta in i n g   a   p o siti v e   n e e n e r g y   b a lan c e   with   m in ima o p e ra ti o n a o v e r h e a d .   Th e   m a in   c o n tri b u ti o n o th i wo r k   in c lu d e   t h e   d e v e lo p m e n t   o a   q u a n ti tati v e   e n e rg y   trad e - o ff   m o d e li n k in g   d u st  d e n sit y ,   se n s o re sp o n se ,   a n d   c lea n i n g   c o st,  t h e   d e sig n   o a n   EV - sp e c ifi c   h y b r id   a g g re g a ti o n   stra teg y   f o d u st - re sili e n t   p o we e x trac ti o n ,   a n d   a   re p ro d u c ib le  e m u lati o n   fra m e wo rk   f o e v a lu a ti n g   a u to n o m o u s   c lea n in g   sy ste m u n d e re a li stic  v e h icu lar  c o n d it i o n s.   T h e se   fin d i n g s   c o n firm  t h e   tec h n ica fe a sib il it y   a n d   e n e rg y   e f ficie n c y   o i n telli g e n d u st  m it ig a ti o n   a a n   e n a b li n g   m e c h a n ism   fo s o lar - a ss isted   e lec tri c   m o b il it y .   Ke ywo r d s :   Au to m ated   clea n in g   Du s t m itig atio n   E lectr ic  v eh icles   E n er g y   ef f icien cy   Ph o to v o ltaic  s y s tem   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Mo h am ed   Ab u b ak r   Ma h g o u b   Hass an   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  an d   C o m p u ter   E n g in ee r in g ,   Ku lliy o f   E n g in ee r in g   I n ter n atio n al  I s lam ic  Un iv er s ity   Ma lay s ia   Ku ala  L u m p u r ,   Ma lay s ia   E m ail: b ak r m ah g o u b @ y ah o o . co m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h T h in teg r atio n   o f   s o lar   en er g y   in to   elec tr ic  v e h icles  ( E Vs)  h as  g ain ed   in cr ea s in g   atten tio n   as  s u s tain ab le  ap p r o ac h   to   e x ten d in g   d r iv in g   r a n g an d   r ed u cin g   d ep e n d en ce   o n   g r id - b ased   ch a r g in g   in f r astru ctu r e   [ 1 ] ,   [ 2 ] .   Veh ic le - m o u n ted   p h o to v o ltaic  ( PV )   p an els  c o n v e r in cid e n s o lar   r ad iatio n   in to   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  42 ,   No .   3 ,   J u n e   20 2 6 :   6 3 7 - 6 48   638   elec tr ical  en er g y   th at  ca n   s u p p lem en o n b o ar d   b atter y   s y s tem s   an d   s u p p o r au x iliar y   lo ad s ,   co n tr ib u ti n g   to   lo wer   o p er atio n al  em is s io n s   an d   im p r o v ed   en er g y   au to n o m y .   R ec en ad v an ce s   in   lig h tweig h t,  f lex ib le,   an d   h ig h - ef f icien cy   PV  tech n o lo g ies  h av f u r th er   e n h an ce d   t h f ea s ib ilit y   o f   em b ed d i n g   s o lar   m o d u les  in to   cu r v ed   v eh icle  s u r f ac es su ch   a s   r o o f to p s ,   b o n n ets,  an d   r ea r   p an els   [ 3 ] [ 6 ] .   Desp ite  th ese  tech n o lo g ical  d ev elo p m en ts ,   th en e r g y   y ield   o f   E V - m o u n ted   PV  s y s tem s   r em ain s   s ig n if ican tly   co n s tr ain ed   b y   lim ited   in s tallatio n   ar ea   an d   co n tin u o u s   ex p o s u r to   h ar s h   en v ir o n m en tal   co n d itio n s .   Un lik s tatio n ar y   s o lar   ar r ay s ,   E V - m o u n te d   p an els  o p er ate  u n d er   n o n - u n if o r m   ir r ad ian ce ,   d y n am ic  s h ad in g ,   ae r o d y n am i co n s tr ain ts ,   an d   p er s is ten co n tam in atio n   f r o m   d u s t,  r o ad   d eb r is ,   an d   u r b an   p o llu tan ts   [ 7 ] .   Am o n g   th ese   f ac to r s ,   d u s ac cu m u latio n   h as  b ee n   id en tifie d   as   o n o f   th m o s cr itical  co n tr ib u to r s   to   p er f o r m a n ce   d eg r ad atio n .   E x p e r im en tal  an d   f ield   s tu d ies  r ep o r th at  s u r f ac d u s lay er s   ca n   r ed u ce   s o lar   tr an s m ittan ce   an d   elec tr ical  o u t p u b y   1 0 3 0 %,  d ep en d i n g   o n   p ar ticu late  c o m p o s itio n ,   d en s ity ,   an d   am b i en cli m atic  co n d itio n s   [ 8 ] .   T h is   d e g r ad atio n   is   p ar ticu lar ly   s ev er f o r   E s y s tem s ,   wh er th r elativ ely   s m all  p an el  ar ea   am p lifie s   th p r o p o r tio n al  im p ac t   o f   ev e n   m in o r   s u r f ac c o n tam in atio n .   C o n v en tio n al  d u s m itig atio n   ap p r o ac h es,  in clu d in g   m an u al  clea n in g ,   wate r - b ased   was h in g ,   an d   m ec h an ical  wip er s ,   ar e   p r im a r ily   d esig n ed   f o r   s tatio n ar y   PV  in s tallatio n s   an d   ar e   p o o r ly   s u ited   to   m o b ile  E V   p latf o r m s .   T h ese  m eth o d s   in tr o d u ce   p r ac tical  lim itatio n s   s u ch   as  d elay ed   r esp o n s to   d u s ac cu m u latio n ,   in cr ea s ed   en er g y   co n s u m p tio n ,   m ec h a n ical  co m p lex ity ,   an d   u s er   i n ter v e n tio n   r eq u ir e m e n ts   [ 9 ] .   Mo r r ec en t   ap p r o ac h es,  in clu d in g   elec tr o s tatic  an d   AI - b ased   d ete ctio n   s y s tem s ,   d em o n s tr ate  i m p r o v ed   a u to m atio n   b u t   o f ten   r el y   o n   c o m p u tatio n ally   in ten s iv p r o ce s s in g   o r   h ar d war co n f ig u r atio n s   th at  a r n o o p tim ized   f o r   lo w - p o wer   v e h icu lar   en v ir o n m en ts .   T o   ad d r ess   th ese  lim itatio n s ,   th is   s tu d y   p r o p o s es  lo w - p o wer ,   s en s o r - d r iv e n ,   au to m ated   d u s t   d etec tio n   an d   clea n i n g   s y s tem   tailo r ed   s p ec if ically   f o r   ag g r e g ated   s o lar   p an els  in teg r ated   i n to   E p latf o r m s .   T h s y s tem   em p lo y s   ca p ac itiv d u s s en s in g   to   d etec d ielec tr ic  v ar iatio n s   ca u s ed   b y   p ar ti cu late  b u ild u p   an d   ac tiv ates  en er g y - ef f icien t c lean in g   ac tu ato r s   o n ly   wh en   p er f o r m an ce   d e g r ad atio n   ex ce e d s   d ef in ed   th r esh o ld .   I n   ad d itio n ,   h y b r id   s er ies p ar allel  p an el   ag g r eg atio n   ar ch itectu r is   im p lem e n ted   t o   m in im ize  m is m atch   lo s s es a n d   m ain tain   s tab le  p o wer   ex tr ac tio n   u n d er   n o n - u n if o r m   d u s t d ep o s itio n   an d   p a r tial sh ad in g .   Ma in   c o n tr ib u tio n s   th is wo r k   m ak es th f o llo win g   s cien tific   an d   tech n ical  co n tr ib u tio n s :     Dev elo p m en o f   a   q u a n titativ en er g y   tr ad e - o f f   m o d el  th at   lin k s   d u s d e n s ity ,   s en s o r   r es p o n s e,   clea n in g   en er g y   c o s t,  an d   n et  r ec o v er ed   en er g y   in   E V - m o u n ted   PV sy s tem s .     Desig n   o f   h y b r id   s er ies p a r allel  ag g r eg atio n   s tr ateg y   o p ti m ized   f o r   m itig atin g   d u s t - in d u ce d   m is m atch   an d   p ar tial sh ad i n g   ef f ec ts   in   co n s tr ain ed   v e h icu lar   p a n el  lay o u ts .     I m p lem en tatio n   o f   MA T L AB /Si m u lin k - ba s ed   em u latio n   f r am ewo r k   f o r   r ep r o d u cib l ev alu atio n   o f   au to n o m o u s   clea n in g   p er f o r m an ce   u n d er   s tatic,   d y n a m ic,   an d   m ix ed   v eh icu lar   o p er atin g   c o n d itio n s .     Statis t ical  an d   co m p ar ativ an aly s is   d em o n s tr atin g   s u s tain ed   p a n el  ef f icien c y   ( 9 5 9 8 o f   b aselin o u tp u t )   with   p o s itiv n et  en e r g y   g ain   u n d er   r ea lis tic  d u s t e x p o s u r s ce n ar io s .       2.   L I T E R AT U RE   R E VI E W   T h is   s ec tio n   r ev iews  p r io r   w o r k   o n   d u s t - in d u ce d   p h o t o v o ltaic  p er f o r m a n ce   d eg r ad atio n ,   s en s o r - b ased   d etec tio n   m eth o d s ,   a n d   p an el   i n teg r atio n   s tr ateg ies  f o r   s o lar - ass is ted   elec tr ic  v eh icles.  I id en tifie s   lim itatio n s   in   ex is tin g   au to m ated   clea n in g   an d   en e r g y - awa r e   co n tr o ap p r o ac h es  an d   d ef i n es  th r esear ch   g ap   ad d r ess ed   b y   t h is   s tu d y .     2 . 1 .     I m pa c t   o f   du s t   o n pho t o v o lt a ic  perf o r m a nce  a nd   cle a nin g   t ec hn iqu e s   Du s ac cu m u latio n   is   d o m in an en v ir o n m en tal  f ac t o r   af f ec tin g   p h o to v o ltaic  p er f o r m an ce ,   p r im ar ily   b y   atten u atin g   in ci d en t   ir r a d ian ce   a n d   in cr ea s i n g   s u r f ac s ca tter in g   lo s s es.  E m p ir ical  s tu d ies   in d icate   th at  d u s co v er a g ca n   r esu lt  in   p o wer   lo s s es  r an g i n g   f r o m   1 0 to   o v er   4 0 %,  d e p en d in g   o n   p ar ticle  s ize  d is tr ib u tio n ,   ch em ical  co m p o s itio n ,   h u m id ity   in ter ac tio n ,   an d   ex p o s u r d u r atio n   [ 8 ] ,   [ 1 0 ] .   T r ad itio n al  m itig atio n   s tr ateg i es  in clu d e   m an u al   clea n in g   a n d   wate r - ba s ed   wash in g ,   wh ich ,   alth o u g h   ef f ec tiv in   r esto r in g   p er f o r m an ce ,   ar e   im p r ac tical  f o r   c o n tin u o u s   o r   m o b ile  a p p licat io n s   d u t o   wate r   co n s u m p tio n ,   lab o r   r eq u ir em en ts ,   an d   lim ited   r esp o n s iv en ess   to   r ea l - tim d u s ac cu m u latio n .   Au to m ated   tech n iq u es  s u ch   as  r o b o tic  wi p er s ,   co m p r ess ed - air   s y s tem s ,   an d   elec tr o s tatic  d u s r e m o v a m ec h an is m s   h av e   d em o n s tr ated   im p r o v ed   p er f o r m an ce   in   s tatio n ar y   in s tallatio n s   [ 1 1 ] ,   [ 1 2 ] .   H o wev er ,   th ese  ap p r o ac h es  o f ten   r eq u ir e   s ig n if ican m ec h an ical   in f r astru ctu r o r   s u s tain ed   en er g y   i n p u t,   lim itin g   t h eir   s u ita b ilit y   f o r   co m p ac an d   en er gy - c o n s tr ain ed   E p l atf o r m s .     2 . 2   Sens o t ec hn o lo g ies f o du s t   det ec t io n o n so la pa nel s   Sen s o r - b ased   d u s d etec tio n   en ab les  p r ed ictiv e   an d   co n d it io n - b ased   m ain ten an ce   o f   PV  s y s tem s .   Op tical  s en s o r s   m ea s u r tr a n s m ittan ce   d eg r a d atio n ,   wh il ca p ac itiv s en s o r s   d etec ch an g es  in   s u r f ac e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       E mu la tio n - b a s ed   ev a lu a tio n   o f d u s t - a w a r a u to ma ted   cle a n i n g   …  ( Mo h a med   A b u b a kr Ma h g o u b   Ha s s a n )   639   d ielec tr ic  p r o p e r ties   ca u s ed   b y   p ar ticu late  ac cu m u latio n .   R e s i s tiv an d   h u m id ity - b ased   s en s o r s   ar also   em p lo y ed   to   in f e r   d u s t p r esen ce   in d ir ec tly   th r o u g h   en v ir o n m en tal  co r r elatio n s   [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] .   I n   E en v ir o n m en ts ,   s en s o r   i n teg r atio n   i s   ch allen g ed   b y   v ib r atio n ,   tem p er atu r e   v ar iatio n ,   lim ited   in s tallatio n   s p ac e,   an d   s tr in g en p o wer   b u d g ets.  R ec en s tu d ies  d em o n s tr ate  th at  lo w - p o wer   ca p ac itiv s en s o r s   p r o v id r o b u s p er f o r m an ce   u n d er   m o tio n - in d u ce d   d is tu r b an ce s   an d   ca n   b e f f ec tiv ely   in te g r ated   with   em b ed d ed   c o n tr o ller s   f o r   r ea l - tim d u s m o n ito r in g   an d   au to n o m o u s   ac tu atio n   [ 1 5 ] .   T h ese   ch ar ac ter is tics   m ak ca p ac itiv s en s in g   p ar ticu lar ly   s u itab le  f o r   m o b ile  s o lar   en er g y   a p p lic atio n s .     2 . 3   P a nel int eg ra t io n in e le ct ric  v ehicles   So lar - ass is ted   E s y s tem s   ar ty p ically   lim ited   to   r o o f to p   an d   b o n n et  in s tallatio n s ,   r esu ltin g   in   ef f ec tiv p a n el  ar ea s   o f   les s   th an   1 . 5 2 . 0   m ²  in   m o s v eh icle  d esig n s   [ 7 ] ,   [ 1 6 ] .   C o n s eq u en tly ,   e n er g y   h ar v esti n g   p o ten tial  is   h i g h ly   s en s itiv to   en v ir o n m en tal  l o s s es  an d   elec tr ical  m is m atch   ef f ec ts   ca u s ed   b y   p ar tial  s h ad i n g   an d   n o n - u n if o r m   ir r ad ian ce .   Stu d ies  r ep o r th at  o p tim ized   ag g r eg atio n   a n d   p o wer   tr ac k in g   s tr ateg ies  ca n   im p r o v u s ab le  en er g y   y ield ,   p a r ticu lar ly   i n   h ig h - ir r ad ian ce   r eg i o n s   an d   lo w - s p ee d   u r b a n   d r iv in g   c o n d itio n s   [ 1 7 ] ,   [ 1 8 ] .   E n v ir o n m en tal  e x p o s u r e   f u r th er   e x ac er b ates  th ese  li m itatio n s ,   as  d u s t - in d u ce d   atten u atio n   d is p r o p o r tio n ately   im p ac ts   s m all - ar ea   s y s tem s .   T h is   r ein f o r ce s   t h im p o r tan ce   o f   in tellig en s u r f ac e   m ain ten an ce   an d   a d ap tiv p o wer   ex tr ac t io n   m ec h an is m s   to   en h an ce   th p r ac tical  v iab ilit y   o f   s o lar - ass is ted   E Vs  [ 9 ] ,   [ 1 9 ] .   Fig u r 1   illu s tr ate  th f u n ctio n al  r o le  an d   p er f o r m an ce   im p ac t   o f   s o lar   p an els  in   E p latf o r m s   u n d er   e n v ir o n m en tal  e x p o s u r e   co n d itio n s .           Fig u r 1 .   I m p ac t o f   s o lar   p a n e l in   E V       2 . 4   Rela t ed  wo rk   a nd   re s ea rc h g a ps   Pre v io u s   r esear ch   h as  ex p lo r ed   au to m ated   d u s m itig atio n   f o r   PV  s y s tem s   u s in g   co m p r ess ed - air   clea n in g   m ec h a n is m s   [ 1 0 ] ,   s en s o r less   d etec tio n   an d   c o n tr o l   s tr at eg ies  [ 1 3 ] ,   a n d   p ass iv s elf - clea n in g   s u r f ac e   co atin g s   [ 1 2 ] .   W h ile  th ese  ap p r o ac h es  d em o n s tr ate  ef f ec tiv en ess   in   s tatio n ar y   s o lar   in s tallatio n s ,   th eir   d ir ec t   ap p licab ilit y   to   E p latf o r m s   r em ain s   lim ited   d u to   c o n s tr ain ts   o n   en er g y   co n s u m p tio n ,   m ec h an ical  co m p lex ity ,   an d   r ea l - tim r es p o n s iv en ess .   AI - b ased   d etec tio n   s y s tem s   f o r   s u r f ac co n ta m in atio n   h av also   b ee n   p r o p o s ed   [ 2 0 ] ,   [ 2 1 ] ,   y et   th ese  m eth o d s   ty p ically   f o c u s   o n   d etec tio n   r ath er   th an   i n teg r ated   d etec tio n - clea n in g - f ee d b ac k   a r ch itectu r es.   k ey   g ap   in   ex is tin g   liter a tu r is   th ab s en ce   o f   c o m p r eh en s iv e,   E V - s p ec if ic  s o lu tio n   th at  co m b in es  lo w - p o we r   d u s s en s in g ,   h y b r i d   p an el  ag g r eg atio n ,   en er g y - awa r clea n in g   c o n tr o l,  an d   q u an titativ en er g y   tr a d e - o f f   m o d elin g .   T h is   s tu d y   ad d r ess es  th is   g ap   b y   p r o p o s in g   an   in teg r ated   em u lati on - b ased   f r am ewo r k   th at  ex p licitly   e v alu ates  n et  en er g y   g ain ,   s y s t em   o v er h ea d ,   a n d   o p er atio n a f ea s ib ilit y   u n d er   r ea lis tic  v eh icu lar   o p er atin g   co n d itio n s .   T a b le  1   s u m m ar ize  an d   c o n tr ast  ex is tin g   a p p r o ac h es  with   t h p r o p o s ed   s y s tem   in   ter m s   o f   a p p r o ac h / ap p l icab ilit y ,   r esu lt ,   a n d   tech n ical  c o n tr ib u ti o n .       T ab le  1 .   Su m m a r y   o f   r elate d   wo r k   A u t h o r   A p p r o a c h   R e s u l t   O u r   p r o p o s e d   t e c h n i c a l   c o n t r i b u t i o n   [ 1 0 ]   C o m p r e ss e d   a i r   c l e a n e r   f o r   P V   p a n e l s   Ef f e c t i v e   f o r   f i x e d   p a n e l s;   n o t   mo b i l e - f r i e n d l y   P r o p o ses   mo b i l e - o p t i mi z e d   c l e a n i n g   a r c h i t e c t u r e   [ 1 3 ]   S e n s o r l e s s d e t e c t i o n   a n d   c o n t r o l   sy s t e m   R e d u c e d   s e n s o r   c o s t ;   l i mi t e d   r e a l - t i m e   a c c u r a c y   U ses  c a p a c i t i v e   se n s o r s fo r   a c c u r a t e   d e t e c t i o n   [ 1 2 ]   S e l f - c l e a n i n g   c o a t i n g s   W o r k s   i n   d r y   r e g i o n s ;   i n e f f e c t i v e   i n   u r b a n   d u st   I n t e g r a t e a c t i v e   c l e a n i n g   m e c h a n i s m   [ 2 0 ]   A I   d e t e c t i o n   o f   b i r d   d r o p p i n g s   N o v e l   d e t e c t i o n ;   n o   c l e a n i n g   i n t e g r a t i o n   C o m b i n e d e t e c t i o n   w i t h   a c t i v e   r e s p o n se     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  42 ,   No .   3 ,   J u n e   20 2 6 :   6 3 7 - 6 48   640   3.   M E T H O D   T h is   s ec tio n   p r esen ts   th s y s tem   ar ch itectu r e   an d   MA T L AB /Si m u lin k   em u latio n   f r am ewo r k   u s ed   t o   ev alu ate  th p r o p o s ed   d u s t - awa r au to m ated   clea n in g   s y s tem   f o r   ag g r e g ated   E V - m o u n ted   p h o to v o ltaic   p an els.  I o u tlin es  th h y b r id   p an el  ag g r e g atio n ,   th r esh o ld - b ased   co n t r o l,  an d   ir r a d ian ce - lev el  p o wer   ex tr ac tio n   s tr ateg ies ap p lied   to   ass es s   en er g y   r ec o v er y   an d   n et  s y s tem   ef f icien cy .     3 . 1   Sy s t e m   a rc hite ct ure   T h co m p lete  s y s tem   ar ch itectu r e,   s h o wn   i n   Fig u r e   2 ,   was  m o d eled   a n d   e m u lated   i n   MA T L AB / S im u lin k   an d   co n s is ts   o f   PV   s u b - p an els,  ca p ac itiv d u s s en s o r s ,   m icr o co n t r o ller   u n it  ( MCU) ,   au to m ated   d u s b lo wer s ,   an d   p o wer   m a n ag em e n u n it  ( PMU) .   T h a r ch itectu r e   s u p p o r ts   clo s ed - lo o p ,   en er g y - awa r o p e r atio n ,   e n s u r in g   th at  d u s m itig atio n   ac tio n s   ar tr ig g er e d   o n ly   wh en   th ex p ec ted   e n er g y   r ec o v er y   ex ce ed s   th clea n in g   en er g y   c o s t.   E ac h   s u b - p an el  in teg r ates  ca p ac itiv s en s o r   th at  co n tin u o u s ly   m o n ito r s   s u r f ac e   d ielec tr ic   v ar iatio n   ass o ciate d   with   d u s ac cu m u l atio n .   Sen s o r   o u t p u ts   ar e   p r o c ess ed   b y   th e   MCU,  wh ich   ex ec u tes  th r esh o l d - b ased   co n tr o alg o r ith m   lin k e d   to   an   en er g y   tr a d e - o f f   m o d e l.  T h PMU  an d   DC DC   co n v er ter   im p lem e n a   m ax im u m   p o wer   p o in tr ac k in g   ( MPPT)   s ch em to   m ain tain   o p tim al  p o wer   ex tr ac tio n   d u r i n g   an d   af te r   clea n in g   ev e n ts   [ 2 2 ] [ 2 4 ] .   Fig u r 2   illu s tr ates   th in te r co n n ec tio n   b etwe en   s en s in g ,   co n tr o l,  clea n in g   ac tu atio n ,   an d   p o wer   m an ag e m en t su b s y s tem s .     3. 1 . 1 .   Sy s t em   o pera t io na l f lo s ub s ub   s ec t io n 1   T h s y s tem   f o llo ws a  clo s ed - l o o p   au t o n o m o u s   o p er atio n   as  d escr ib ed   b elo w :     C o n tin u o u s   m o n ito r in g d u s t a cc u m u latio n   is   m o n ito r ed   i n   r e al  tim b y   ca p ac itiv s en s o r s .     T h r esh o ld   c o m p ar is o n s en s o r   o u tp u t is co m p ar ed   ag ain s t a   p r e - d ef i n ed   th r esh o ld   with in   t h MCU lo g ic.     C lean in g   ac tiv atio n i f   th th r e s h o ld   is   ex ce ed ed ,   b lo wer s   ar e   tr ig g er ed   to   r em o v d u s t.     Per f o r m an ce   r e - ev alu atio n p o s t - clea n in g ,   th MCU r ec h ec k s   p an el  o u tp u t to   ass ess   en er g y   r ec o v e r y .     Feed b ac k   lo o p i f   ef f icien cy   is   r esto r ed ,   th s y s tem   r esets   to   m o n ito r i n g   m o d e;  o th er w is e,   th cy cle  is   r ep ea ted .   T h is   lo o p   o p er ates  co n tin u o u s ly   th r o u g h o u th d ay   t o   m ain tain   th s o lar   p an els  at   o p tim al  clea n lin ess   with o u t m an u al  in ter v e n tio n .   Fig u r 3   s h o ws th o p er atio n a l f lo o f   th p r o p o s ed   d u s t d et ec tio n   an d   clea n in g   s y s tem .           Fig u r 2 Sy s tem   ar c h itectu r e           Fig u r 3 .   Flo d ia g r am   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       E mu la tio n - b a s ed   ev a lu a tio n   o f d u s t - a w a r a u to ma ted   cle a n i n g   …  ( Mo h a med   A b u b a kr Ma h g o u b   Ha s s a n )   641   3. 1 . 2 Ag g re g a t ed  pa nel c o nc ept   T h is   s tu d y   ad o p ts   m o d u lar   P s tr u ctu r co m p o s ed   o f   f o u r   s u b - p an els,  co llectiv ely   r e f er r ed   to   as a n   ag g r eg ated   p a n el .   T h e   PV  u n its   ar d esig n e d   u s in g   m o n o cr y s tallin s ilico n   ce lls   f o r   th eir   h ig h   e n er g y   ef f icien cy   a n d   c o m p ac f o r m   f ac to r .   T h ag g r eg ated   p a n els   ar m o u n ted   o n   th E V’ s   r o o f ,   h o o d ,   an d   tr u n k ,   u tili zin g   th v eh icle’ s   u p p er   s u r f ac a r ea   with o u co m p r o m is in g   ae r o d y n am ic   p er f o r m an ce .   E ac h   s u b - p a n el   h as  id en tical  elec tr ical  r atin g s   an d   is   ar r an g ed   i n   a   s er ies - p ar allel  h y b r id   c o n f ig u r atio n   to   en s u r b o th   v o ltag e   an d   cu r r e n s tab ilit y   ac r o s s   v ar y in g   ir r a d iatio n   lev els.  T h is   ag g r eg atio n   e n h an ce s   f au lt  t o ler an ce ,   f ac ilit ates   m o d u lar   p o wer   tr ac k in g ,   an d   m ax im izes e n er g y   h ar v esti n g   d u r in g   n o n - u n i f o r m   s u n   ex p o s u r e.     3. 1 . 3 Clea nin g   t ec hn iqu e   T h is   r esear ch   p r o p o s es  an   in te g r ated   s y s tem   d esig n e d   to   e n h an ce   en er g y   h a r v esti n g   f r o m   a g g r eg ated   s o lar   p an els o n   elec tr ic  v eh icl es b y   co m b i n in g   s en s o r - b ased   d u s t d etec tio n   with   au to m ated   clea n in g .     3 . 2   P a nel c o nn ec t io n str a t e g y   a t   v a r y ing   irra dia nce  lev e ls   T o   en s u r e   o p tim al   p er f o r m a n c u n d e r   f l u ctu atin g   s o lar   co n d i tio n s ,   th f o u r   s u b - p an els  ar co n n ec ted   in   2 ×2   s er ies - p ar allel  h y b r id   co n f ig u r atio n .   T wo   s ets  o f   p an els  ar f ir s co n n ec ted   in   s er ies  to   in cr ea s o u tp u v o lta g e.   T h two   s er ies  s tr in g s   ar th en   co n n ec ted   in   p ar allel  to   m ain tain   s tead y   cu r r en lev el.   T h is   s tr ateg y   s tab ilizes  p o wer   ex tr ac tio n   u n d e r   p ar tial  s h ad in g   o r   n o n - u n if o r m   ir r ad ian ce   co n d itio n s .   E ac h   s u b - p an el' s   o u tp u is   in d iv id u ally   m o n ito r ed   u s in g   s en s o r s   an d   f ed   to   lo ca MPPT  alg o r ith m ,   en s u r in g   th at  p o wer   f r o m   ea ch   b r an c h   is   ex tr ac ted   ef f icien tly   [ 2 3 ] .   D u r in g   ea r ly   m o r n i n g   ( lo ir r ad ian ce )   o r   clo u d y   wea th er   ( m ed iu m   ir r a d ian ce ) ,   th s er ies - p ar allel  co n f ig u r ati o n   h elp s   m ain tain   s u f f icien t   o u tp u v o ltag wh ile  av o id in g   cu r r e n m is m atch   lo s s e s .   T h is   en h an ce s   s y s tem   r eliab ilit y   an d   en s u r es  co n s is ten o p er atio n   ev e n   wh en   s o m p a n els ar p ar tiall y   s h ad ed .     3 . 3   I rr a dia nce - lev el - ba s ed  ex t ra ct io n str a t eg y   T h p r o p o s ed   s y s tem   is   d esig n ed   to   o p tim ize  e n er g y   h ar v e s tin g   f ewe r   th an   th r ee   m ajo r   ir r ad ian ce   lev els:     L o i r r ad ia n ce   ( ~2 0 0 4 0 0   W /m ²)   is   ty p ical   o f   ea r ly   m o r n i n g   o r   d u s ty   c o n d itio n s .   T h e   MPPT  ad ju s ts   to   ex tr ac m ax im u m   p o wer   ev en   wh en   v o ltag is   lo w   [ 2 4 ] .   T h h y b r id   p a n el  co n n ec tio n   e n s u r es  s u f f icien t   v o ltag b u ild - u p   ac r o s s   s er ies ele m en ts .     Me d iu m   i r r ad ia n ce   ( ~4 0 0 7 0 0   W /m ²)   o f ten   o cc u r s   d u r in g   clo u d y   o r   o v er ca s s k ies.  T h e   s y s tem   u tili ze s   in ter m ed iate  MPPT  s ettin g s   to   b alan ce   cu r r en t a n d   v o ltag e,   e n s u r in g   s m o o th   tr an s itio n s .     No r m al  i r r ad ian ce   ( ~ 8 0 0 1 0 0 0   W /m ²)   o cc u r s   d u r in g   m id - d ay   o r   f all  s ea s o n s   with   clea r   s k ies.  T h s y s tem   ex tr ac ts   m ax im u m   p o wer   as  p an els  o p er ate  cl o s to   th eir   r ated   co n d itio n s .   C lean in g   is   tr ig g er ed   m o r e   f r eq u e n tly   in   t h is   m o d d u e   to   h ig h er   d u s t im p ac t u n d er   s tr o n g er   ir r ad ia n ce .   T o   s u p p o r ad ap tiv ex tr ac tio n ,   th s y s tem   d y n am ically   ad j u s ts   th P W d u ty   cy cle  in   th p o wer   co n v er ter   an d   lev e r ag es  lo o k u p   tab le s   f o r   MPPT  co n tr o lo g ic,   en h an ci n g   e n er g y   r ec o v er y   ac r o s s   v ar y in g   en v ir o n m en tal  s ce n ar io s .     3 . 4   Sy s t e m   ca lib ra t io n a nd   t hresh o ld det er m ina t io n   T h r esh o ld   ca lib r atio n   is   cr u cial  f o r   p r ec is clea n in g   ac tiv atio n .   MA T L AB - b ased   em u latio n   was  u s ed   to   s im u late  v ar i o u s   d u s d e n s ities   an d   o b s er v e   th eir   ef f ec ts   o n   s o lar   p an el   o u tp u t   [ 2 5 ] .   Du s t - in d u ce d   atten u atio n   was m o d eled   u s in g :     P d P o      ( 1 )     wh er P d   is   th p o wer   o u tp u u n d er   d u s ty   co n d itio n s P o   is   t h clea n   p an el  p o we r   o u tp u t;    is   th d u s t   atten u atio n   co ee f icien t ( ex p a r em en tally   d ef in e d ) ; a n d     is   th d u s t d en s ity .   T h r o u g h   s im u latio n s ,   th e   cr itical  d u s d en s ity   th at  ca u s es  1 0 d r o p   in   p an el  o u tp u was   d ef in ed   as  th clea n in g   ac tiv atio n   th r es h o ld .   Sen s o r   s en s itiv ity   was   ca lib r ated   to   d etec th is   p o in r eliab ly   u s in g   d ielec tr ic  p r o p er ty   v ar iatio n s .   T o   a v o id   f alse  tr ig g er s ,   h y s ter esis   was  in co r p o r ate d en s u r in g   clea n i n g   o n ly   o cc u r s   wh en   s u s tain ed   d u s b u ild u p   is   d etec ted .   Fu r th er m o r e ,   we  ex am in th s en s o r   ac cu r ac y   an d   v alid atio n   u s in g   two   in d e p en d e n t m eth o d s .   T h ese  ar e :     Gr av im etr ic  cr o s s - v alid atio n MA T L AB   em u lated   d u s ac cu m u latio n   u s in g   g r av im etr ic  p r o f iles   o b tain ed   f r o m   liter atu r e.   Vir tu al  s en s o r   r esp o n s es  wer ca lib r ate d   to   m atch   th is   d ataset,   e n s u r in g   r ea lis ti c   em u latio n .     Ou tp u c o r r elatio n :   e m u lated   p an el  o u tp u t   d eg r ad atio n   d u to   d u s t   was  co m p a r ed   ag ain s th eo r etica s o lar   p er f o r m an ce   lo s s   cu r v es.   Sen s o r   r ea d i n g s   m atch e d   t h ese  c u r v es  with   m ea n   a b s o lu te  p er ce n tag e r r o r   (M APE)   o f   less   th an   3 %.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  42 ,   No .   3 ,   J u n e   20 2 6 :   6 3 7 - 6 48   642   Scen ar io s   in clu d in g   r ap id   ac cu m u latio n ,   p ar tial  s h a d in g ,   an d   win d b o r n d u s wer e   te s ted .   T h s y s tem   m ain tain ed   r eliab le  d e tectio n   p er f o r m an ce   an d   co n s is ten en er g y   f ee d b ac k   u n d er   all  co n d itio n s .   T h en er g y   e f f icien cy   was a n al y ze d   u s in g   th f o llo win g   m o d el:     E n et E r eco v er ed E cl ean i n g   ( 2 )     wh er E n et   is   th n et  en er g y   g ain E r eco v e r ed   is   th en er g y   r ec o r v er ed   d u to   in cr ea s ed   p a n el  ef f icien cy   p o s t - clea n in g ; a n d   E cl ean i n g   is   th to tal  en er g y   s p en t b y   s en s o r s ,   MCU a n d   b lo wer s .   T h er ef o r e,   t h er a r f ew  b asic  in s ig h ts   f r o m   MA T L AB   em u l atio n   co n d u cted .   T h ese  ar e:     Sen s o r   an d   MCU c o n s u m e d   <   0 . 5   W h /d ay .     B lo wer s   co n s u m ed   1 . 2 2 . 5   W h   p er   clea n i n g   cy cle .     E n er g y   r ec o v e r y   p o s t - clea n in g   av er ag ed   1 2 1 8   W h ,   r esu ltin g   in   p o s itiv en e r g y   b alan ce .   t h is   co n f ir m s   th at  t h s y s tem   s elf - s u s tain s   an d   th at  clea n in g   c y cles  s ig n if ican tly   in c r ea s n et  h ar v ested   en er g y .     3 . 5   M a t hema t ica m o dels   Du s t - in d u ce d   p o wer   atten u ati o n   is   m o d eled   as   p r ev io u s ly   in   ( 1 ) .     P d P o    ( 3 )     S en s o r   r esp o n s is   m o d eled   as:     v o +        ( 4 )     wh er   is   th s en s o r   o u tp u v o ltag e,   v o   is   th b aselin v o ltag e,     is   th e   s en s o r   s en s itiv ity   co ef f icien t,  an d     is   th d u s t d esn tity .   Net  en er g y   g ain   is   co m p u ted   as:     E n et E r eco v er ed E cl ean i n g   ( 5 )     with   r ec o v er e d   en er g y   esti m ated   as:     E r eco v er ed    T r e m ai n i n g   ( 6 )     th ese  m o d els f o r m   th b asis   f o r   th r esh o ld   ca lib r atio n   a n d   en e r g y - awa r c o n tr o l lo g ic.       4.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h is   s ec tio n   p r esen ts   th M AT L AB - b ased   em u latio n   o u t co m es  o f   th e   p r o p o s ed   d u s t - s en s in g   an d   au to m ated   clea n in g   s y s tem   u n d er   v ar io u s   E o p er atio n al   s ce n ar io s .   T h r esu lts   em p h asize  en er g y   l o s s es  d u e   to   d u s ac c u m u latio n ,   clea n i n g   r esp o n s iv en ess ,   s y s tem   e n er g y   ef f icien c y ,   a n d   p er f o r m an ce   u n d er   s tatic,   d y n am ic,   a n d   m i x ed   co n d itio n s .     4 . 1 .     Sim ula t i o pa ra m e t er s   a nd   t est  s ce na rio   I n   th is   s tu d y ,   th e m u latio n   o f   th e   s en s o r - b ased   d u s d etec t io n   an d   a u to m ated   clea n in g   s y s tem   f o r   f ix ed - s ize  s o lar   p an els  o n   E Vs  was  co n d u cted   u s in g   MA T L AB .   T h s im u latio n   p ar am eter s   wer e   m eticu lo u s ly   co n f i g u r e d   to   r e p licate  r e al - wo r ld   en v ir o n m en tal  co n d itio n s   an d   th e   o p er ati o n al  ch ar ac ter is tics   o f   s o lar - p o wer ed   E Vs.  T h s o lar   p an el  ar ea   was  f ix ed   at  1 . 5   s q u ar e   m eter s   to   r ef lect  a   ty p ical  E r o o f to p   in s tallatio n .   T h d u s ac cu m u l atio n   r ate  was  m o d eled   to   in cr ea s p r o g r ess iv ely   a an   av e r a g o f   0 . 3 s u r f ac e   co v er ag e   p er   h o u r ,   s im u latin g   d u s ty   u r b an   a n d   s em i - u r b an   d r iv in g   en v ir o n m en ts   as  well  as  s tatio n ar y   p ar k in g   s ce n ar io s .   T h clea n in g   s y s te m   was  p r o g r am m e d   to   ac tiv at wh en   th d u s ac cu m u latio n   r esu lted   in   1 0 r ed u ctio n   in   t h e   s o lar   en er g y   o u tp u t,  as  r ef er en ce d   f r o m   b aselin clea n   p an el  p er f o r m a n ce .   E ac h   clea n in g   cy cle  was  s et  to   last   a p p r o x i m ately   f iv e   s ec o n d s ,   alig n ed   with   en e r g y - e f f icien b lo wer   s p ec if icatio n s   th at   m in im ize  p o wer   u s ag wh ile  a ch iev in g   ef f ec tiv s u r f ac e   clea n in g .   T h s en s o r   s am p lin g   f r eq u e n cy   was  co n f ig u r e d   at  o n e   r ea d in g   p er   m in u te  to   en s u r tim ely   m o n ito r in g   o f   d u s lev els.   I was  ass u m ed   th at  ea c h   clea n in g   o p er atio n   wo u ld   r esto r u p   to   9 0 o f   th s o lar   p an el’ s   en er g y   o u tp u t,  co n s is t en with   r ec o v er y   r ates  r ep o r t ed   in   p r io r   s tu d ies.  T h p o wer   co n s u m p tio n   o f   th e   ca p ac itiv d u s s en s o r s   wa s   m o d eled   at  0 . 0 1   watts,  wh ich   is   n eg lig ib le  in   co m p ar is o n   to   th to tal  en er g y   h ar v ested   b y   t h p an els.  Me a n wh ile,   th e   p o wer   co n s u m p tio n   o f   ea ch   d u s b lo wer   d u r in g   ac tiv clea n in g   was  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       E mu la tio n - b a s ed   ev a lu a tio n   o f d u s t - a w a r a u to ma ted   cle a n i n g   …  ( Mo h a med   A b u b a kr Ma h g o u b   Ha s s a n )   643   s im u lated   at  f iv watts  p er   cle an in g   cy cle.   T h s y s tem   was  t ested   u n d er   th r ee   p r im ar y   o p e r atio n al  s ce n ar io s .   T h s y s tem   was e v alu ated   ac r o s s   th r ee   r ep r esen tativ u s ca s es:     Scen ar io   1 : Static  p ar k in g   is   co n tin u o u s   d u s t e x p o s u r with   n o   air f l o w.     Scen ar io   2 : U r b a n   d r i v in g   is   i n ter m itten t d u s t a cc u m u latio n   with   win d - in d u ce d   s elf - clea n i n g .     Scen ar io   3 : M ix ed   co n d itio n s   is   alter n atin g   b etwe en   d r i v in g   an d   p ar k in g .   E ac h   s im u latio n   r an   o v er   1 2 - h o u r   d ay tim cy cle  with   co n t in u o u s   m o n ito r in g   at  1 - m in u te   in ter v als.   Fig u r 4   illu s tr ates th MA T L AB /Si m u lin k   test   en v ir o n m en t u s ed   to   ev alu ate  th p r o p o s ed   s y s tem .           Fig u r 4 .   Sch em atic  test   en v ir o n m en t c o n f ig u r ed   i n   MA T L AB / S im u lin k       4 . 2   Dus t   a cc um ula t i o n t re nd   a nd   s en s o re s po ns e   E m u latio n   r esu lts   s h o wed   d is tin ct  d u s ac cu m u latio n   p atter n s   ac r o s s   s tatic,   u r b an ,   an d   m ix ed - u s e   s ce n ar io s .   I n   s tatic  p ar k in g ,   d u s lev els  in cr ea s ed   s tead ily ,   an d   th e   ca p a citiv s en s o r s   ac c u r ately   tr ac k ed   th is   r is e,   tr ig g er in g   clea n in g   wh en   th ca lib r ated   1 0 en e r g y - lo s s   th r esh o ld   was  r ea c h ed .   Un d er   u r b an   d r iv in g ,   r ed u ce d   d ep o s itio n   d u e   to   air f lo s lo wed   ac cu m u latio n ,   y et  th s en s o r s   m ain tain ed   r eli ab le  d etec tio n   a n d   av o id ed   u n n ec ess ar y   ac tiv atio n s .   I n   m ix e d - u s c o n d itio n s ,   t h s y s tem   ad a p ted   to   f lu ctu ati n g   d ep o s itio n   r ates,   d em o n s tr atin g   r o b u s t a n d   co n s is ten t th r esh o ld - b ased   co n tr o ac r o s s   v ar y in g   o p er atio n al  s tates .   As  s h o wn   in   Fig u r 5 ,   d u s a cc u m u latio n   tr en d s   v ar ied   ac r o s s   s ce n ar io s .   I n   s tatic  p ar k in g ,   s u r f ac e   co v er ag r ea c h ed   th 1 0 th r esh o ld   with in   3 3 3 4   h o u r s   o f   o p er atio n ,   r eq u ir in g   f r e q u e n clea n in g .   Ur b an   d r iv in g   s lo wed   th is   r ate  d u e   to   n atu r al  air f lo w,   ex ten d in g   t h clea n in g   in ter v al   to   a p p r o x im ately   4 5   h o u r s .   Mix ed   s ce n ar io s   ex h ib ite d   in ter m ed iate  ac cu m u latio n   an d   clea n in g   f r eq u en cies.  T h e   ca p ac itiv s en s o r s   d em o n s tr ated   h ig h   s en s itiv ity ,   m ain tain in g   ac cu r ate  r ea d in g s   ac r o s s   all  co n d itio n s .   C lea n in g   was  ac tiv ated   p r ec is ely   wh en   o u tp u d r o p p ed   b y   1 0 %,  v er if y in g   s en s o r   ca lib r atio n   an d   av o id i n g   p r em atu r o r   d elay e d   r esp o n s es.  T h f ir s g r ap h   s h o ws  h o d u s ac cu m u lates   o n   th s o lar   p an el  s u r f ac o v e r   1 2 - h o u r   p er i o d   u n d er   t h r ee   d if f er en t scen ar i o s :     Static p ar k in g f astes t d u s t a cc u m u latio n   d u to   p r o lo n g ed   ex p o s u r e.     Ur b an   d r i v in g s lo west a cc u m u latio n ,   p ar tially   clea n ed   b y   w in d .     Mix ed - u s e m o d e r ate  ac cu m u latio n ,   co m b in in g   b o th   p ar k in g   an d   d r iv in g   e x p o s u r e.   T h clea n in g   s y s tem   is   s et  to   ac tiv ate  wh en   d u s ac cu m u latio n   r ea c h es  1 0 %,  w h ich   is   m ar k ed   b y   a   r ed   d ash ed   lin e.   Fig u r 6   s h o ws  th r ed u ctio n   in   s o lar   en er g y   o u tp u ca u s ed   b y   d u s ac cu m u latio n   b ef o r e   clea n in g   is   ac tiv ated .   T h e   s ec o n d   g r a p h   illu s tr ates th en er g y   o u tp u d eg r a d atio n   o v er   tim e:     Static p ar k in g : E x p er ien ce s   th h ig h est en er g y   lo s s   d u t o   r a p id   d u s t a cc u m u latio n .     Ur b an   d r i v in g : H as th least e n er g y   r ed u ctio n ,   b e n ef itti n g   f r o m   n atu r al  win d   clea n in g .     Mix e d - u s e:  Sh o ws a  b alan ce d   en er g y   d ec lin e.   T h ese  g r ap h s   co llectiv ely   d e m o n s tr ate  th im p o r tan ce   o f   th au to m ated   clea n in g   s y s tem   in   m ain tain in g   s o lar   p an el  ef f icien c y   ac r o s s   v ar y in g   o p er atio n al  co n d itio n s .     4 . 2 . 1 .   E nerg y   o utput   bef o re   a nd   a f t er   clea nin g   As  d u s ac cu m u lated ,   s o lar   p an el  o u tp u d ec lin ed   b y   ap p r o x im ately   1 0 f r o m   b aselin e,   with   th e   h ig h est  d eg r a d atio n   o b s er v ed   u n d er   s tatic  co n d itio n s .   Up o n   th r esh o ld   d ete ctio n ,   au to m ate d   clea n in g   r esto r ed   p er f o r m an ce   b y   1 2 1 5 %,  r et u r n in g   o u tp u to   n ea r - b aselin lev els.  I n   n o - clea n in g   s c en ar io s ,   p r o l o n g e d   ex p o s u r led   to   ef f icien c y   lo s s es  o f   u p   to   2 0 %,  wh ile  m an u al  clea n in g   ac h iev ed   s im ilar   r ec o v er y   b u with   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  42 ,   No .   3 ,   J u n e   20 2 6 :   6 3 7 - 6 48   644   d elay ed   r esp o n s an d   ad d ed   o p er atio n al  o v e r h ea d .   Net  en er g y   an aly s is   co n f ir m e d   th at  th en er g y   r ec o v er ed   af ter   ea ch   au to m ated   c y cle  ex ce ed ed   th en er g y   co n s u m ed ,   m ain tain in g   p o s itiv en er g y   b alan ce   ac r o s s   all  s ce n ar io s .           Fig u r 5 .   Du s ac cu m u latio n   tr en d s           Fig u r 6 .   E n er g y   o u t p u t b e f o r clea n in g       4 . 2 . 2 E nerg y   co ns um ptio n o f   t he  clea nin g   s y s t em   T h ca p ac itiv s en s o r s   a n d   m icr o co n tr o ller   co n s u m ed   less   th an   0 . 5 o f   th d aily   h ar v ested   en er g y   d u r in g   co n tin u o u s   o p er atio n .   T h d u s b l o wer s ,   ac tiv ated   o n ly   u p o n   th r esh o ld   ex ce ed an ce ,   r e q u ir ed   ap p r o x im ately   0 . 7 o f   d aily   en er g y   p e r   clea n i n g   ev e n t.  Ov er all,   th s y s tem s   to tal  e n er g y   co s r em ain e d   b elo 1 . 5 o f   d aily   g e n er atio n ,   wh ile   p o s t - clea n in g   e n er g y   r ec o v er y   av e r ag ed   1 2 1 5 %,  c o n f ir m in g   th e   h i g h   en er g y   e f f icien cy   a n d   f ea s ib ilit y   o f   au t o n o m o u s   o p e r atio n .     4 . 3   Co m pa ra t iv perf o r m a nce  wi t h m a nu a l a nd   no   clea nin g   s ce na rio s   co m p ar ativ an aly s is   was  co n d u cte d   ac r o s s   th r ee   s ce n ar i o s au to m ated   clea n in g ,   m an u al  clea n in g ,   an d   n o   clea n i n g .   I n   t h n o - c lean in g   ca s e,   co n tin u o u s   d u s ac cu m u latio n   ca u s ed   p r o g r ess iv d ec lin in   p h o to v o ltaic  o u tp u t ,   with   e f f icien cy   lo s s es  r ea ch in g   a p p r o x im ately   2 0 u n d e r   s tatic  co n d itio n s .   Ma n u al   clea n in g   r esto r ed   p e r f o r m an c n ea r   b aselin af ter   ea ch   s ch ed u led   in ter v e n tio n   b u allo wed   in ter im   lo s s es  o f   u p   to   1 0 % d u t o   d elay e d   r esp o n s an d   r elia n ce   o n   f ix ed   cle an in g   in ter v als.   T h au t o m ated   s y s tem   co n s is ten tly   o u tp er f o r m ed   b o th   alter n ativ es  b y   tr ig g e r in g   clea n in g   o n ly   w h en   d u s lev els  ex ce ed ed   d ef in ed   th r esh o ld ,   m ain tain in g   p a n el  ef f icien cy   with in   9 5 % 9 8 o f   b aselin e.   Net  en er g y   ass ess m en s h o wed   th at  th en er g y   co n s u m e d   b y   au t o m ated   clea n in g   was  s ig n if ican tly   lo wer   th an   th e   en er g y   r ec o v er ed   th r o u g h   tim ely   d u s r em o v al.   T h ese  r esu lts   co n f ir m   th at  th au to m ated   ap p r o ac h   p r o v id e s   s u p er io r   p er f o r m an c e,   r esp o n s iv en ess ,   an d   o p er atio n al  p r a ctica lity   f o r   E V - m o u n ted   p h o to v o l taic  s y s tem s ,   p ar ticu lar ly   in   d u s t - p r o n en v ir o n m e n ts .   T ab le  2   s u m m a r izes  th p er f o r m a n ce   co m p a r is o n   o f   th th r ee   clea n in g   ap p r o ac h es  u n d er   d if f er en t o p er atin g   s ce n ar i o s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2502 - 4 7 5 2       E mu la tio n - b a s ed   ev a lu a tio n   o f d u s t - a w a r a u to ma ted   cle a n i n g   …  ( Mo h a med   A b u b a kr Ma h g o u b   Ha s s a n )   645   T ab le  2 Scen er i o   co m p ar is o n   S c e n a r i o   En e r g y   l o ss ( n o   c l e a n i n g )   En e r g y   r e c o v e r y   ( ma n u a l )   En e r g y   r e c o v e r y   ( a u t o m a t e d )   S t a t i c   p a r k i n g   U p   t o   2 0 %   ~ 1 2 1 4 %   ~ 1 2 1 5 %   U r b a n   d r i v i n g   ~8 1 0 %   ~9 1 0 %   ~ 1 2 %   M i x e d   c o n d i t i o n s   ~ 1 0 1 2 %   ~ 1 0 1 1 %   ~ 1 2 1 3 %       Au to m ated   clea n in g   co n s is ten tly   o f f er ed   f aster   r esp o n s e   tim es,  b etter   r ec o v e r y ,   an d   ze r o   h u m an   ef f o r t,  o u tp e r f o r m in g   m an u a clea n in g   wh ile  m ain tain in g   9 5 9 8 o f   b aselin p er f o r m an ce   th r o u g h o u o p er atio n .     4 . 3 . 1 .   Sta t is t ica a na ly s is   o f   r esu lt   T h is   r esear ch   co m p u tes  th e   b asic  s tatis tical  s u m m ar ies  b ased   o n   th e   em u latio n   s ce n ar io   an d   th e   MA T L AB   s im u latio n   m o d el  d ev elo p ed .   T h s tatis tical  s u m m ar y   T ab le  is   p r esen ted   b elo as f o llo ws :       T ab le  3 Statis tical  p ar am eter s   an d   r elativ v alu es   M e t r i c   V a l u e   D u st   a c c u m u l a t i o n   r a t e   0 . 3 p e r   h o u r   C l e a n i n g   a c t i v a t i o n   t h r e s h o l d   1 0 e n e r g y   l o ss   En e r g y   l o ss  p e r c e n t a g e   1 0 b e f o r e   e a c h   c l e a n i n g   C l e a n i n g   d u r a t i o n   ~ 5   se c o n d p e r   c y c l e   A v e r a g e   c l e a n i n g   f r e q u e n c y   ~ 1   c y c l e   p e r   3 3 3 8   h o u r s   S e n s o r   p o w e r   c o n s u m p t i o n   0 . 0 1   W   ( n e g l i g i b l e )   B l o w e r   p o w e r   c o n su m p t i o n   5   W   p e r   c l e a n i n g   c y c l e   En e r g y   r e c o v e r y   p e r   c y c l e   ~ 9 o f   p a n e l   o u t p u t       b y   co n s id er i n g   th e n er g y   l o s s   p er ce n tag b ef o r clea n in g we   m ea s u r h o m u c h   en er g y   o u tp u is   lo s d u to   d u s t a cc u m u latio n   b ef o r ea ch   clea n in g   c y cle  is   ac tiv ated   u s in g   in   ( 7 ) .             % (               ) 1 00   ( 7 )     Giv en   th at  th I n itial Ou tp u t =   1 0 0 % a n d   th Ou tp u t a t Cl ea n in g   Activ atio n   =   9 0 %.  T h er e f o r e,               % ( 100 90   100 ) 100 10%       Als o ,   b y   c o n s id er in g   th e   av er ag clea n in g   cy cle   f r eq u en cy ,   clea n in g   is   ac tiv ated   wh en   th e   d u s ac cu m u latio n   ca u s es  1 0 d r o p   in   s o lar   o u tp u t.  Giv en   th at  th Du s ac cu m u latio n   r ate:  0 . 3 p er   h o u r   an d   r eq u ir ed   d r o p   is   10% .                    ( 10%   0 . 3% /  ) 33 . 33      ( 8 )     Ho wev er ,   th is   is   u n d e r   co n s tan ac cu m u latio n ,   th s im u l ated   r esu lt  f o r   s tatic  p a r k in g   s ce n ar io s   p r esen ted .   Fo r   d u s ac cu m u la tes  at  0 . 3 %   p er   h o u r   co n s is ten tly   →  clea n i n g   h ap p en s   r o u g h ly   o n ce   ev er y   3 3   h o u r s .   Fo r   u r b a n   d r iv in g   s c en ar io w in d   r e d u ce s   ef f ec tiv e   ac cu m u latio n ,   s o   clea n i n g   m ay   o cc u r   less   f r eq u e n tly ,   e. g . ,   ev e r y   4 0 4 5   h o u r s .   Fin ally ,   f o r   m ix ed   s ce n ar io a v er a g b etwe en   p ar k in g   an d   d r iv i n g     c lean in g   m ay   o cc u r   ev er y   ~3 5 3 8   h o u r s .   I n   c o n clu s io n ,   th to tal  d aily   en er g y   r ec o v er y   is   co m p u ted   if   th e   p an el   lo s es  1 0 ef f icien cy   b e f o r ea ch   clea n i n g   an d   r ec o v e r s   9 0 ef f icien cy   af ter   ea c h   c lean in g   cy cle;  th e   d aily   en er g y   r ec o v er e d   ca n   b esti m ated   as  if   th s y s tem   ac tiv ates  o n clea n in g   p er   d a y .   T h is   m ea n   lo s t   en er g y   with o u clea n in g   is   1 0 o f   p o ten tial  s o lar   g en er atio n   an d   r ec o v er ed   en e r g y   a f ter   clea n in g ~9 o f   th e   lo s en er g y .   T h er ef o r e,   t h n et  d aily   en er g y   r ec o v er y   is   a p p r o x im ately   9 o f   th to tal   p an el  ca p ac ity   p er   clea n in g   e v en t.   T h e   g r a p h ical   r esu lt  f o r   em u latio n   o f   s o lar   p an el   d u s clea n in g   s y s tem   b ase d   o n   s tatis tical   s u m m ar y   tab le  is   p r esen ted   b e lo as  f o llo ws .   Fig u r 7   p r ese n ts   th en er g y   lo s s   tr en d   u n d e r   th s tatic  p ar k in g   s ce n ar io   d u t o   co n tin u o u s   d u s t a cc u m u latio n .     4 . 4   Dis cus s io n   T h em u latio n - b ased   ev al u at io n   co n f ir m s   th at  th p r o p o s ed   s en s o r - d r iv e n   d u s d ete ctio n   an d   au to m ated   clea n in g   s y s tem   ef f ec tiv ely   m itig ates  PV  p er f o r m an ce   d eg r a d atio n   ac r o s s   s tatic,   u r b an ,   an d   m ix ed - u s o p er atin g   co n d itio n s .   I n   all  s ce n ar io s ,   p an el  o u tp u was  m ain tain ed   with in   9 0 9 8 o f   th clea n   b aselin e,   d em o n s tr atin g   r eliab le  co n t r o a n d   ad ap tiv e   r es p o n s e.   Static  co n d itio n s   r esu lted   in   h ig h e r   d u s Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 5 2   I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci Vo l.  42 ,   No .   3 ,   J u n e   20 2 6 :   6 3 7 - 6 48   646   ac cu m u latio n   an d   m o r f r e q u en clea n in g ,   wh ile  u r b an   d r i v in g   r ed u ce d   d ep o s itio n   an d   ex ten d ed   clea n in g   in ter v als.   Pre - clea n in g   en e r g y   lo s s es  r an g e d   f r o m   9 . 5 1 2 . 5 %,   an d   ea ch   clea n in g   cy cle  r ec o v er e d   ap p r o x im ately   1 2 1 5 o f   lo s o u tp u t,  r esto r i n g   p er f o r m a n ce   to   th 9 5 9 8 o p e r atio n al   r an g e.   Net  en er g y   an aly s is   v er if ied   th at  th en er g y   co n s u m ed   b y   s en s in g ,   co n t r o l,  an d   a ctu atio n   r em ai n ed   lo wer   th an   th en er g y   r ec o v er e d ,   s u p p o r tin g   t h f e asib ilit y   o f   lo n g - ter m   au to n o m o u s   d e p lo y m e n o n   e n er g y - co n s tr ain ed   E p latf o r m s .   T h e   r esu lts   also   h ig h lig h th im p o r tan ce   o f   th r esh o ld   ca lib r atio n   an d   th b en ef its   o f   th s elf - p o wer ed   ar c h itectu r in   im p r o v in g   s y s tem   au to n o m y .   R ea l - wo r ld   d ep lo y m en t,  h o wev er ,   m u s co n s id er   m ec h an ical  wea r   an d   en v i r o n m en tal  v ar iab ilit y .           Fig u r 7 .   Scen ar i o   1 : static p ar k in g   en e r g y   l o s s       5.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   p r esen ted   MA T L AB - b ased   em u latio n   f r a m ewo r k   f o r   ev alu atin g   a   s en s o r - d r i v en   au to m ated   d u s clea n in g   s y s tem   f o r   s o lar - ass is ted   elec tr ic  v eh icles.  T h p r o p o s ed   ar ch itec tu r in teg r ates  lo w - p o wer   s en s o r s ,   m icr o co n tr o lle r - b ased   c o n tr o l,   an d   en er g y - a war clea n in g   to   e n ab le  a u to n o m o u s ,   co n d itio n - b ased   m ain ten a n ce .   R esu lts   s h o th at  d u s ca n   r e d u ce   PV  o u tp u b y   u p   to   2 0 u n d e r   s tatic  co n d itio n s ,   wh ile  th s y s tem   co n s is ten tly   r esto r ed   p er f o r m a n ce   to   with in   9 5 9 8 o f   th clea n   b aselin e.   Net  en er g y   an aly s is   co n f ir m e d   th at  r ec o v er ed   e n er g y   e x ce ed ed   o p er atio n al   co n s u m p tio n ,   v alid atin g   t h s y s tem s   en er g y   ef f icien cy .   T h e   h y b r id   s er ies p ar allel  ag g r eg atio n   s tr ateg y   f u r th er   r ed u ce d   m is m atch   lo s s es  u n d er   n o n - u n if o r m   d u s an d   p ar tial  s h a d in g .   Ov e r all,   th e   f in d i n g s   d e m o n s tr ate  s ca lab le  a n d   e n er g y - awa r s o lu tio n   f o r   im p r o v in g   th e   r eliab ilit y   an d   p er f o r m an ce   o f   PV - ass is ted   E s y s tem s .   T h em u latio n - b a s ed   ev alu atio n   d o es  n o f u lly   ca p t u r m ec h an ical   d eg r a d atio n ,   s en s o r   d r if t,  o r   en v i r o n m e n tal  ef f ec ts   s u c h   as  h u m i d ity   an d   p r ec ip itatio n .   Fu t u r wo r k   will  f o cu s   o n   h ar d war e   p r o to ty p i n g ,   lo n g - ter m   o u td o o r   v alid atio n ,   a n d   i n teg r ati o n   o f   ad ap tiv e   th r esh o ld i n g   with   r ea l - tim MPPT  f o r   en h an ce d   en er g y   r ec o v e r y .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h au th o r s   s tate   n o   f u n d in g   is   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al   u s es  th C o n t r ib u to r   R o les  T a x o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize   in d iv i d u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .       Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Mo h am ed   Ab u b ak r   Ma h g o u b   Hass an                               B elal  Ah m ed   Ham id a                               El - Say ed   So lim an   A.   Said                               Mu h am m ed   Z ah ar ad ee n   Ah m ed                                           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.