Fljótandi sólarorka: kostir, lykilþættir og áskoranir

Rafmagnsreglurnar á bak við fljótandi sólarorku eru svipaðar og í jörðu og þakkerfum. Einstök eiginleiki er færanlegur fljótandi burðarvirki, sem hægt er að setja upp í vannýttum vatnshlotum fyrir stóra raforkuframleiðslu. Þessi grein mun fjalla um kosti og galla fljótandi sólarorku ásamt öðrum gagnlegum upplýsingum.

Hvað er fljótandi sól?

Fljótandi sólarorka, einnig þekkt sem fljótandi ljósvakakerfi (FPV), vísar til sólarplötur sem eru settar á yfirborð vatns. Sólarrafhlöðurnar eru tryggilega festar á fljótandi palla, sem geta sveiflast lítillega en hafa ekki áhrif á stöðuga orkuframleiðslu kerfisins. Venjulega eru fljótandi sólkerfi sett upp á tjarnir, vötn og uppistöðulón, þar sem þessir staðir upplifa almennt minni vind en opið höf.

Fljótandi sólarorka er umhverfisvæn orkuöflunaraðferð sem sameinar sjávar- og endurnýjanlega orkutækni. Rafmagnið sem myndast af þessum fljótandi fylkjum er sent með neðansjávarstrengjum til tilnefndra raforkuflutningsturna.

Lykilþættir fljótandi sólkerfis

Svipað og notað er í kerfum sem eru festir á jörðu niðri eða á þakkerfi, fanga þessar spjöld sólarljós og breyta því í rafmagn. Hægt er að nota skilvirkari spjöld til að hámarka orkuframleiðslu í takmörkuðu rými.

Fljótandi pallarnir eru venjulega gerðir úr endingargóðum efnum með miklum þéttleika eins og HDPE (háþéttni pólýetýleni) til að tryggja að sólarplöturnar haldist á floti. Einnig má bæta við álgrömmum til að auka stöðugleika og veita trausta uppsetningu fyrir sólarplöturnar.

Akkeriskerfið heldur fljótandi pallinum tryggilega á sínum stað og kemur í veg fyrir að hann reki vegna vinds eða vatnsstrauma. Þetta tryggir stöðugleika og nákvæma staðsetningu sólargeislanna. Akkeristrengirnir geta verið gerðir úr gervitrefjum, stálvírum eða keðjum, allt eftir dýpt og eðli vatnshlotsins.

Breyta þarf DC (jafnstraums) rafmagninu sem myndast af sólarrafhlöðunum í AC (riðstraum) til notkunar í rafkerfum. Inverterinn framkvæmir þessa mikilvægu umbreytingu og tryggir hámarksafköst til notkunar fyrir netið eða aðstöðu á staðnum.

Sérstakar vatnsheldar snúrur og endingargóð tengi eru notuð til að stjórna raftengingum innan kerfisins. Þessar snúrur tengja sólarrafhlöðurnar saman og flytja raforkuna sem myndast til invertersins og nettengistaðar á landi, sem tryggir öruggan og skilvirkan orkuflutning.

Kostir fljótandi sólar

Fljótandi sól nýtir plássið vel, sérstaklega á svæðum þar sem land er af skornum skammti eða of dýrt. Hægt er að setja upp flotkerfi í vannýttum vatnshlotum eins og lónum, stíflum og vötnum, sem dregur úr þörfinni á að endurnýta land eða hreinsa náttúrulegt landslag fyrir sólarorkuver. Þetta er verulegur kostur vegna þess að það gerir orkuöflun kleift án þess að taka upp verðmætt land sem hægt er að nýta til annarra nota.

Sambýlið milli vatns og sólarrafhlöðu hjálpar til við að auka sólarorkunýtni. Náttúruleg kæliáhrif vatns hjálpa til við að halda sólarrafhlöðunum við lægra hitastig, sem dregur úr ofhitnunarvandamálum. Þessi hitastýring getur aukið skilvirkni sólarrafhlöðna um allt að 15%, sem leiðir til meiri orkuframleiðslu og betri arðsemi af fjárfestingu.

Vatnshlot hefur meðfædda endurskinseiginleika, sem eykur albedo áhrif og eykur skilvirkni fljótandi sólarplötur. Sólarljós sem endurkastast af yfirborði vatnsins bætir fleiri ljóseindum við sólarrafhlöðurnar og eykur það magn ljóss sem hægt er að breyta í rafmagn. Þetta gagnkvæma gagnkvæma samspil eykur heildarorkuframleiðslu, sem gerir fljótandi sól að aðlaðandi lausn til að hagræða sólarorkuframleiðslu.

Fljótandi sólarplötur hjálpa til við að draga úr uppgufun vatns, sem sparar vatnsauðlindir. Þetta er sérstaklega dýrmætt á þurrkasvæðum og hálfþurrkuðum svæðum þar sem skyggingaráhrif fljótandi spjalda geta dregið verulega úr vatnstapi. Að auki, með því að loka fyrir sólarljós, hjálpa fljótandi kerfi að stjórna vexti skaðlegra þörunga og bæta vatnsgæði.

Í samanburði við sólkerfi á jörðu niðri, hafa fljótandi sólkerfi tilhneigingu til að vera hagkvæmari. Þar sem engin þörf er á að kaupa land eða undirbúa stórar síður getur verið hagkvæmara að setja upp þessi kerfi. Ennfremur geta fljótandi sólkerfi nálægt núverandi vatnsaflsvirkjunum eða vatnsmeðferðarstöðvum sparað kostnað við samþættingu og flutningsmannvirki.

Fyrstu rannsóknir benda til þess að fljótandi sólkerfi hafi minni áhrif á lífríki í vatni samanborið við önnur vatns- eða neðansjávarmannvirki. Hönnun og staðsetning fljótandi sólarrafhlöðu tryggir lágmarks röskun á búsvæðum í vatni, sem stuðlar að jákvæðri sambúð við vatnavistkerfi.

Þú getur byrjað með lítið fljótandi sólkerfi og stækkað það eftir þörfum. Einingaeðli fljótandi palla gerir það auðvelt að stilla og skala kerfið til að passa við mismunandi stærðir og stillingar vefsvæða.

Ókostir fljótandi sólarorku

Í samanburði við hefðbundin kerfi sem eru fest á jörðu niðri eru fljótandi sólkerfi, ásamt pallum þeirra, akkerum og kaplum, flóknari og hafa hærri fyrirframkostnað. Sumar kostnaðargreiningar benda hins vegar til þess að ef hagkvæmni sé tekin með í reikninginn gæti heildarkostnaður yfir líftíma kerfisins verið sambærilegur við eða aðeins hærri en kerfi á jörðu niðri.

Fljótandi sól hefur verið starfrækt í tilraunaverkefnum í meira en áratug, sem sýnir áreiðanlega frammistöðu. Hins vegar er langtímaþol þess ekki að fullu staðfest. Fleiri gögn eru nauðsynleg til að skilja hvernig þessi kerfi halda uppi yfir nokkurra áratuga váhrif, með tilliti til þátta eins og veðurtengts slits, hnignunar á frammistöðu með tímanum og áframhaldandi viðhaldsáhrifum.

Þessi tækni á ekki við um allan heim. Mörg fljótandi sólarverkefni eru umfangsmikil og hönnuð til að veita orku til viðskipta- eða veitufyrirtækja. Fyrir einstaklinga eða smærri aðila sem þurfa á sólarorku að halda eru þakkerfi eða kerfi sem eru fest á jörðu niðri venjulega hagkvæmara val.

Eins og er eru flestar fljótandi sólarverur staðsettar í gervi vatnshlotum, þar á meðal uppistöðulónum, laugum fyrir afrennsli og áveitulaugar í landbúnaði. Þessa aðstöðu er einnig að finna í námum, námustöðum, stíflum og strandsvæðum. Þó að náttúruleg vatnshlot bjóði upp á tækifæri til sólarþróunar, hafa gervi uppistöðulón einstaka kosti. Þessi lón eru venjulega með fyrirliggjandi innviði og brautir, sem gerir uppsetningu og viðhald fljótandi sólkerfa auðveldari og hagkvæmari.

Fljótandi kerfi beitt í sjávarumhverfi

Fljótandi sólarforrit eru náttúrulega að breytast í átt að sjávarumhverfi. Flestar stærstu borgir heims eru staðsettar meðfram strandlengjum og standa nú frammi fyrir mikilli fólksfjölgun, landskorti og áskorunum við að mæta vaxandi orkuþörf. Þetta hefur leitt til aukins áhuga á sjávarforritum fyrir fljótandi ljósvakakerfi (FPV).

Tæknin sem hentar fyrir ferskvatnsumhverfi á ekki beint við um umhverfi sjávar og því er nauðsynlegt að einbeita sér að því að þróa lausnir sem eru sérsniðnar fyrir þetta umhverfi. Ein af lykiltækninni sem þarf til að beita fljótandi kerfum við sjávarskilyrði er notkun samsettra efna til að standast vind, öldur, sjávarfallakrafta og öldur af völdum skipa. Eins og er, nota fljótandi sólkerfi almennt háþéttni pólýetýlen (HDPE) pontons, sem henta fyrir ferskvatnsgeyma og koma í veg fyrir mengun drykkjarvatns. Hins vegar, fyrir sjó, verða efni einnig að taka tillit til áhrifa saltvatns á langtíma endingu.

Lykiltækni fyrir flotkerfi úti á landi

Bylgjuhæð getur verið breytileg, allt eftir svæðum, og öldubrot getur valdið því að burðarvirkið þolir of mikið álag, aukið kostnað við efni, málmgrind og festingarstrengi, ásamt hærri rekstrarkostnaði. Eins og sýnt er á skýringarmyndinni, byggt á vatnsaflslíkum, geta öldur sem eru 0,3 metrar á hæð, ásamt sjávarfallastraumum og vindhraða, haft um það bil 14 kN2/Hz höggkraft á fljótandi kerfi.

JM Sól kynnir aflandsflotakerfisverkefni

Fljótandi sólarorka stefnir í að beita fljótandi ljósvakakerfi (FPV) í sjávarumhverfi. Eins og er, er JM Solar, í samvinnu við China Shipbuilding Group's 725 Institute, að efla "Offshore Floating Photovoltaic Application Demonstration Project", sem hefur farið í sjóflugmannspróf. Reynslan af fljótandi sólarverkefnum í landinu veitir leið til að stækka og skipta yfir í aðstæður nálægt ströndum og á sjó. Þess vegna er hagnýt þýðing að rannsaka tæknilega hagkvæmni og áskoranir við að hanna fljótandi kerfi fyrir sjávarumhverfi, þar sem FPV forrit voru upphaflega prófuð í nærri ströndum.