Լողացող արևային էներգիա. առավելություններ, հիմնական բաղադրիչներ և մարտահրավերներ

Լողացող արևային էներգիայի հիմքում ընկած էլեկտրական սկզբունքները նման են գետնին և տանիքի համակարգերին: Եզակի առանձնահատկությունը շարժական լողացող կառույցն է, որը կարող է տեղադրվել մեծածավալ էլեկտրաէներգիայի արտադրության համար չօգտագործված ջրային մարմիններում: Այս հոդվածում կքննարկվեն լողացող արևի առավելություններն ու թերությունները, ինչպես նաև այլ օգտակար տեղեկություններ:

Ի՞նչ է լողացող արևը:

Լողացող արևը, որը նաև հայտնի է որպես լողացող ֆոտոգալվանային (FPV) համակարգեր, վերաբերում է արևային վահանակների զանգվածներին, որոնք տեղադրված են ջրի մակերեսին: Արևային մարտկոցները ապահով կերպով տեղադրված են լողացող հարթակների վրա, որոնք կարող են մի փոքր ճոճվել, բայց չեն ազդում համակարգի կայուն էներգիայի արտադրության վրա: Սովորաբար, լողացող արևային համակարգերը տեղադրվում են լճակների, լճերի և ջրամբարների վրա, քանի որ այդ վայրերում սովորաբար ավելի քիչ քամի է զգացվում, քան բաց օվկիանոսներում:

Լողացող արևը էկոլոգիապես մաքուր էներգիայի արտադրության մեթոդ է, որը համատեղում է ծովային և վերականգնվող էներգիայի տեխնոլոգիաները: Այս լողացող զանգվածներից առաջացած էլեկտրաէներգիան ստորջրյա մալուխների միջոցով փոխանցվում է էլեկտրահաղորդման նշանակված աշտարակներ:

Լողացող արեգակնային համակարգի հիմնական բաղադրիչները

Նման վահանակներ, որոնք օգտագործվում են գետնին կամ տանիքի համակարգերում, այս վահանակները գրավում են արևի լույսը և այն վերածում էլեկտրականության: Ավելի արդյունավետ վահանակներ կարող են օգտագործվել սահմանափակ տարածության մեջ էներգիայի արտադրությունը առավելագույնի հասցնելու համար:

Լողացող հարթակները սովորաբար պատրաստված են երկարակյաց, բարձր խտության նյութերից, ինչպիսիք են HDPE-ն (բարձր խտության պոլիէթիլեն), որպեսզի ապահովեն, որ արևային մարտկոցները մնան ջրի վրա: Ալյումինե շրջանակները կարող են նաև ավելացվել կայունությունը բարձրացնելու և արևային վահանակների համար ամուր տեղադրման կառուցվածք ապահովելու համար:

Խարիսխի համակարգը ապահով կերպով պահում է լողացող հարթակը տեղում՝ կանխելով այն քամու կամ ջրի հոսանքների պատճառով շեղվելուց: Սա ապահովում է արևային զանգվածի կայունությունը և ճշգրիտ դիրքավորումը: Խարիսխային մալուխները կարող են պատրաստվել սինթետիկ մանրաթելերից, պողպատե մետաղալարերից կամ շղթաներից՝ կախված ջրային մարմնի խորությունից և բնույթից:

Արեգակնային մարտկոցների կողմից արտադրվող մշտական ​​հոսանք (ուղիղ հոսանք) էլեկտրաէներգիան պետք է փոխարկվի AC (փոփոխական հոսանքի)՝ էլեկտրական համակարգերում օգտագործելու համար: Inverter-ը կատարում է այս կարևոր փոխակերպումը, ապահովելով օպտիմիզացված էներգիայի հզորություն ցանցի կամ տեղում գտնվող սարքավորումների օգտագործման համար:

Համակարգի ներսում էլեկտրական միացումները կառավարելու համար օգտագործվում են հատուկ անջրանցիկ մալուխներ և դիմացկուն միակցիչներ: Այս մալուխները միացնում են արևային մարտկոցները և ստացված էլեկտրաէներգիան փոխանցում ցամաքում գտնվող ինվերտերին և ցանցի միացման կետին՝ ապահովելով էներգիայի անվտանգ և արդյունավետ փոխանցում:

Լողացող արևի առավելությունները

Լողացող արևը հիանալի օգտագործում է տարածությունը, հատկապես այն տարածքներում, որտեղ հողը սակավ է կամ չափազանց թանկ: Լողացող համակարգերը կարող են տեղադրվել չօգտագործված ջրային մարմիններում, ինչպիսիք են ջրամբարները, ամբարտակները և լճերը՝ նվազեցնելով արևային էլեկտրակայանների համար հողի վերաբաշխման կամ բնական լանդշաֆտների մաքրման անհրաժեշտությունը: Սա զգալի առավելություն է, քանի որ թույլ է տալիս էլեկտրաէներգիա արտադրել առանց արժեքավոր հողատարածք վերցնելու, որը կարող է օգտագործվել այլ նպատակներով:

Ջրի և արևային մարտկոցների սիմբիոտիկ փոխհարաբերությունները նպաստում են արևի արդյունավետության բարձրացմանը: Ջրի բնական հովացման ազդեցությունն օգնում է արևային մարտկոցները պահել ավելի ցածր աշխատանքային ջերմաստիճանում՝ նվազեցնելով գերտաքացման խնդիրները: Ջերմաստիճանի այս կարգավորումը կարող է բարձրացնել արևային մարտկոցների արդյունավետությունը մինչև 15%-ով, ինչը հանգեցնում է ավելի մեծ էներգիայի արտադրության և ներդրումների ավելի լավ վերադարձի:

Ջրային մարմիններն ունեն բնորոշ ռեֆլեկտիվ հատկություններ, որոնք ուժեղացնում են ալբեդոյի էֆեկտը և բարձրացնում լողացող արևային վահանակների արդյունավետությունը: Արևի լույսը, որն արտացոլվում է ջրի մակերևույթից, ավելի շատ ֆոտոններ է ավելացնում արևային վահանակներին՝ ավելացնելով լույսի քանակը, որը կարող է վերածվել էլեկտրականության: Այս փոխշահավետ փոխազդեցությունը մեծացնում է ընդհանուր էներգիայի արտադրությունը՝ լողացող արևը դարձնելով գրավիչ լուծում արևային էներգիայի արտադրության օպտիմալացման համար:

Լողացող արևային մարտկոցները օգնում են նվազեցնել ջրի գոլորշիացումը, ինչը խնայում է ջրային ռեսուրսները: Սա հատկապես արժեքավոր է երաշտի և կիսաչորային շրջաններում, որտեղ լողացող վահանակների ստվերային ազդեցությունը կարող է զգալիորեն նվազեցնել ջրի կորուստը: Բացի այդ, արգելափակելով արևի լույսը, լողացող համակարգերն օգնում են վերահսկել վնասակար ջրիմուռների աճը՝ բարելավելով ջրի որակը:

Համեմատած գետնի վրա տեղադրված արևային համակարգերի հետ՝ լողացող արևային համակարգերը հակված են ավելի ծախսարդյունավետ լինել: Քանի որ կարիք չկա հող գնելու կամ մեծ տեղամասեր պատրաստելու, այդ համակարգերի տեղադրումը կարող է ավելի խնայող լինել: Ավելին, գոյություն ունեցող հիդրոէլեկտրակայանների կամ ջրի մաքրման կայանների մոտ լողացող արևային համակարգերը կարող են խնայել ինտեգրման և փոխանցման ենթակառուցվածքի ծախսերը:

Նախնական ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ լողացող արևային համակարգերը ավելի քիչ ազդեցություն ունեն ջրային կյանքի վրա՝ համեմատած այլ ջրային կամ ստորջրյա կառույցների հետ: Լողացող արևային վահանակների նախագծումը և դիրքավորումը ապահովում են ջրային միջավայրերի նվազագույն խախտում՝ նպաստելով ջրային էկոհամակարգերի հետ դրական համակեցությանը:

Դուք կարող եք սկսել փոքր լողացող արևային համակարգից և անհրաժեշտության դեպքում ընդլայնել այն: Լողացող պլատֆորմների մոդուլային բնույթը հեշտացնում է համակարգը հարմարեցնելն ու մասշտաբը հարմարեցնել տարբեր կայքերի չափերի և կոնֆիգուրացիաների համար:

Լողացող արևի թերությունները

Համեմատած ավանդական գետնին տեղադրված համակարգերի հետ՝ լողացող արևային համակարգերը իրենց հարթակների, խարիսխների և մալուխների հետ միասին ավելի բարդ են և ունեն ավելի բարձր նախնական ծախսեր: Այնուամենայնիվ, որոշ ծախսերի վերլուծություններ ցույց են տալիս, որ եթե արդյունավետության բարելավումները հաշվի առնվեն, ապա համակարգի կյանքի ողջ ընթացքում ընդհանուր ծախսերը կարող են համեմատելի լինել կամ մի փոքր ավելի բարձր, քան ցամաքային համակարգերը:

Լողացող արևը գործել է փորձնական նախագծերում ավելի քան մեկ տասնամյակ՝ ցուցադրելով հուսալի կատարում: Այնուամենայնիվ, դրա երկարաժամկետ ամրությունը լիովին հաստատված չէ: Ավելի շատ տվյալներ են անհրաժեշտ՝ հասկանալու համար, թե ինչպես են այս համակարգերը պահպանվում մի քանի տասնամյակների ընթացքում ազդեցության տակ՝ հաշվի առնելով այնպիսի գործոններ, ինչպիսիք են եղանակի հետ կապված մաշվածությունը, ժամանակի ընթացքում կատարողականի վատթարացումը և սպասարկման շարունակական ազդեցությունները:

Այս տեխնոլոգիան համընդհանուր կիրառելի չէ: Շատ լողացող արևային նախագծեր լայնածավալ են և նախատեսված են առևտրային կամ կոմունալ ընկերություններին էլեկտրաէներգիա մատակարարելու համար: Արևային էներգիայի կարիք ունեցող անհատների կամ փոքր կազմակերպությունների համար տանիքի կամ հողի վրա տեղադրված համակարգերը սովորաբար ավելի գործնական ընտրություն են:

Ներկայումս լողացող արևային կայանների մեծ մասը գտնվում է արհեստական ​​ջրային մարմիններում, այդ թվում՝ ջրամբարներում, կեղտաջրերի պահեստավորման լողավազաններում և գյուղատնտեսական ոռոգման լճակներում: Այս օբյեկտները կարելի է գտնել նաև քարհանքերում, հանքավայրերում, ամբարտակներում և ափամերձ շրջաններում: Մինչև բնական ջրային մարմինները արևի զարգացման հնարավորություններ են տալիս, արհեստական ​​ջրամբարներն ունեն յուրահատուկ առավելություններ: Այս ջրամբարները սովորաբար գալիս են նախկինում գոյություն ունեցող ենթակառուցվածքներով և ուղիներով, ինչը դյուրին և ծախսարդյունավետ է դարձնում լողացող արևային համակարգերի տեղադրումն ու սպասարկումը:

Ծովային միջավայրերում տեղակայված լողացող համակարգեր

Լողացող արևային կիրառությունները բնականաբար անցնում են դեպի ծովային միջավայր: Աշխարհի խոշորագույն քաղաքներից շատերը գտնվում են ափամերձ գծերի երկայնքով և ներկայումս բախվում են բնակչության մեծ աճի, հողերի պակասի և էներգիայի աճող պահանջարկի բավարարման հետ կապված մարտահրավերների: Սա հանգեցրել է լողացող ֆոտոգալվանային համակարգերի (FPV) ծովային կիրառությունների նկատմամբ հետաքրքրության աճի:

Քաղցրահամ ջրերի միջավայրի համար հարմար տեխնոլոգիան ուղղակիորեն կիրառելի չէ ծովային պարամետրերի համար, ուստի անհրաժեշտ է կենտրոնանալ այդ միջավայրերի համար հարմարեցված լուծումների մշակման վրա: Ծովային պայմաններում լողացող համակարգերի տեղակայման համար անհրաժեշտ հիմնական տեխնոլոգիաներից մեկը կոմպոզիտային նյութերի օգտագործումն է՝ դիմակայելու քամուն, ալիքներին, մակընթացային ուժերին և նավի կողմից առաջացած ալիքներին: Ներկայումս լողացող արևային համակարգերում սովորաբար օգտագործվում են բարձր խտության պոլիէթիլենային (HDPE) պոնտոններ, որոնք հարմար են քաղցրահամ ջրամբարների համար և կանխում են խմելու ջրի աղտոտումը: Այնուամենայնիվ, ծովի ջրի համար նյութերը պետք է հաշվի առնեն նաև աղի ջրի ազդեցությունը երկարաժամկետ ամրության վրա:

Հիմնական տեխնոլոգիաներ օֆշորային լողացող համակարգերի համար

Կախված տարածաշրջանից, ալիքների բարձրությունները կարող են տարբեր լինել, և ալիքի կոտրումը կարող է հանգեցնել կառույցի չափազանց մեծ բեռների՝ ավելացնելով նյութերի, մետաղական շրջանակների և խարսխված մալուխների ծախսերը, ինչպես նաև ավելի բարձր գործառնական ծախսերը: Ինչպես ցույց է տրված դիագրամում, հիդրոդինամիկ սիմուլյացիաների հիման վրա, 0,3 մետր բարձրության ալիքները, մակընթացային հոսանքների և քամու արագության հետ միասին, կարող են լողացող համակարգերի վրա գործել մոտավորապես 14 կՆ2/Հց ազդեցության ուժ:

JM Solar-ը մեկնարկում է ծովային լողացող համակարգի նախագիծը

Լողացող արևը շարժվում է դեպի ծովային միջավայրում լողացող ֆոտոգալվանային համակարգեր (FPV) տեղակայելու ուղղությամբ: Ներկայումս JM Solar-ը China Shipbuilding Group-ի 725 ինստիտուտի հետ համատեղ առաջ է տանում «Օֆշորային լողացող ֆոտովոլտային կիրառման ցուցադրման նախագիծը», որը մտել է ծովային փորձնական փորձարկում: Ներցամաքային լողացող արևային նախագծերից ստացված փորձը հնարավորություն է տալիս ընդլայնել և անցնել մերձափնյա և օֆշորային պայմաններին: Հետևաբար, ծովային միջավայրերի համար լողացող համակարգերի նախագծման տեխնիկական իրագործելիության և մարտահրավերների ուսումնասիրությունը գործնական նշանակություն ունի, քանի որ FPV կիրառությունները սկզբում փորձարկվում են մերձափնյա միջավայրերում: