Peldošā saules enerģija: priekšrocības, galvenās sastāvdaļas un izaicinājumi

Peldošās saules enerģijas elektriskie principi ir līdzīgi zemē un jumta sistēmām. Unikālā īpašība ir noņemamā peldošā konstrukcija, ko var uzstādīt nepietiekami izmantotās ūdenstilpēs liela mēroga elektroenerģijas ražošanai. Šajā rakstā tiks apspriestas peldošās saules priekšrocības un trūkumi, kā arī cita noderīga informācija.

Kas ir peldošā saules enerģija?

Peldošās saules baterijas, kas pazīstamas arī kā peldošās fotoelektriskās (FPV) sistēmas, attiecas uz saules paneļu blokiem, kas tiek novietoti uz ūdens virsmas. Saules paneļi ir droši uzstādīti uz peldošām platformām, kas var nedaudz šūpoties, bet neietekmē sistēmas stabilo elektroenerģijas ražošanu. Parasti peldošās saules sistēmas tiek uzstādītas uz dīķiem, ezeriem un rezervuāriem, jo ​​šajās vietās parasti ir mazāks vējš nekā atklātos okeānos.

Peldošā saules enerģija ir videi draudzīga enerģijas ražošanas metode, kas apvieno jūras un atjaunojamās enerģijas tehnoloģijas. Šo peldošo bloku saražotā elektroenerģija tiek pārsūtīta pa zemūdens kabeļiem uz norādītajiem elektroenerģijas pārvades torņiem.

Peldošās Saules sistēmas galvenās sastāvdaļas

Līdzīgi tiem, ko izmanto uz zemes vai jumta sistēmās, šie paneļi uztver saules gaismu un pārvērš to elektrībā. Var izmantot efektīvākus paneļus, lai ierobežotā telpā maksimāli palielinātu enerģijas jaudu.

Peldošās platformas parasti tiek izgatavotas no izturīgiem, augsta blīvuma materiāliem, piemēram, HDPE (augsta blīvuma polietilēna), lai nodrošinātu, ka saules paneļi noturas virs ūdens. Var pievienot arī alumīnija rāmjus, lai uzlabotu stabilitāti un nodrošinātu izturīgu saules paneļu uzstādīšanas konstrukciju.

Enkuru sistēma droši notur peldošo platformu vietā, neļaujot tai dreifēt vēja vai ūdens straumju dēļ. Tas nodrošina saules bloka stabilitāti un precīzu novietojumu. Enkurošanas kabeļi var būt izgatavoti no sintētiskām šķiedrām, tērauda stieplēm vai ķēdēm atkarībā no ūdenstilpes dziļuma un rakstura.

Līdzstrāvas (līdzstrāvas) elektroenerģija, ko rada saules paneļi, ir jāpārvērš maiņstrāvā, lai to izmantotu elektriskās sistēmās. Invertors veic šo svarīgo pārveidošanu, nodrošinot optimizētu jaudu izmantošanai tīklā vai uz vietas esošajās iekārtās.

Lai pārvaldītu sistēmas elektriskos savienojumus, tiek izmantoti īpaši ūdensizturīgi kabeļi un izturīgi savienotāji. Šie kabeļi savieno saules paneļus un pārraida saražoto elektroenerģiju uz invertoru un tīkla pieslēguma punktu uz zemes, nodrošinot drošu un efektīvu enerģijas pārnesi.

Peldošās saules enerģijas priekšrocības

Peldošā saules enerģija lieliski izmanto telpu, īpaši apgabalos, kur zemes ir maz vai ir pārāk dārga. Peldošās sistēmas var uzstādīt nepietiekami izmantotās ūdenstilpēs, piemēram, rezervuāros, aizsprostos un ezeros, samazinot vajadzību mainīt zemi vai attīrīt dabas ainavas saules elektrostacijām. Tā ir būtiska priekšrocība, jo ļauj ražot elektroenerģiju, neaizņemot vērtīgu zemi, ko var izmantot citiem mērķiem.

Simbiotiskās attiecības starp ūdeni un saules paneļiem palīdz palielināt saules enerģijas efektivitāti. Ūdens dabiskais dzesēšanas efekts palīdz uzturēt saules paneļus zemākā darba temperatūrā, samazinot pārkaršanas problēmas. Šī temperatūras regulēšana var palielināt saules paneļu efektivitāti līdz pat 15%, tādējādi nodrošinot lielāku enerģijas izlaidi un labāku ieguldījumu atdevi.

Ūdenstilpnēm ir raksturīgas atstarojošas īpašības, kas uzlabo albedo efektu un palielina peldošo saules paneļu efektivitāti. Saules gaisma, kas atspīd no ūdens virsmas, pievieno vairāk fotonu saules paneļiem, palielinot gaismas daudzumu, ko var pārvērst elektrībā. Šī abpusēji izdevīgā mijiedarbība palielina kopējo enerģijas izlaidi, padarot peldošo saules enerģiju par pievilcīgu risinājumu saules enerģijas ražošanas optimizēšanai.

Peldošie saules paneļi palīdz samazināt ūdens iztvaikošanu, kas taupa ūdens resursus. Tas ir īpaši vērtīgi sausuma apdraudētajos un daļēji sausos reģionos, kur peldošo paneļu ēnojuma efekts var ievērojami samazināt ūdens zudumus. Turklāt, bloķējot saules gaismu, peldošās sistēmas palīdz kontrolēt kaitīgo aļģu augšanu, uzlabojot ūdens kvalitāti.

Salīdzinot ar uz zemes uzstādītajām saules sistēmām, peldošās saules sistēmas parasti ir rentablākas. Tā kā nav nepieciešams iegādāties zemi vai sagatavot lielus objektus, šīs sistēmas var būt ekonomiskāk uzstādīt. Turklāt peldošās saules sistēmas esošo hidroelektrostaciju vai ūdens attīrīšanas iekārtu tuvumā var ietaupīt integrācijas un pārvades infrastruktūras izmaksas.

Sākotnējie pētījumi liecina, ka peldošām saules sistēmām ir mazāka ietekme uz ūdens dzīvi, salīdzinot ar citām ūdens vai zemūdens konstrukcijām. Peldošo saules paneļu dizains un izvietojums nodrošina minimālus traucējumus ūdens biotopos, veicinot pozitīvu līdzāspastāvēšanu ar ūdens ekosistēmām.

Varat sākt ar nelielu peldošu saules sistēmu un paplašināt to pēc vajadzības. Peldošo platformu modulārais raksturs ļauj viegli pielāgot un mērogot sistēmu, lai tā atbilstu dažādiem vietnes izmēriem un konfigurācijām.

Peldošās saules enerģijas trūkumi

Salīdzinot ar tradicionālajām uz zemes montētām sistēmām, peldošās saules sistēmas kopā ar to platformām, enkuriem un kabeļiem ir sarežģītākas, un tām ir lielākas sākotnējās izmaksas. Tomēr dažas izmaksu analīzes liecina, ka, ja tiek ņemti vērā efektivitātes uzlabojumi, kopējās izmaksas sistēmas darbības laikā varētu būt salīdzināmas ar vai nedaudz augstākas nekā uz zemes balstītām sistēmām.

Peldošā saules enerģija izmēģinājuma projektos ir izmantota vairāk nekā desmit gadus, demonstrējot uzticamu veiktspēju. Tomēr tā ilgtermiņa izturība nav pilnībā apstiprināta. Ir nepieciešams vairāk datu, lai saprastu, kā šīs sistēmas iztur vairākas desmitgades, ņemot vērā tādus faktorus kā ar laikapstākļiem saistītu nodilumu, veiktspējas pasliktināšanos laika gaitā un pastāvīgās apkopes ietekmi.

Šī tehnoloģija nav universāla. Daudzi peldošie saules enerģijas projekti ir liela mēroga un paredzēti, lai piegādātu elektroenerģiju komerciāliem vai komunālajiem uzņēmumiem. Privātpersonām vai mazākām organizācijām, kurām nepieciešama saules enerģija, jumta vai zemes sistēmas parasti ir praktiskāka izvēle.

Pašlaik lielākā daļa peldošo saules iekārtu atrodas mākslīgās ūdenstilpēs, tostarp rezervuāros, notekūdeņu uzglabāšanas baseinos un lauksaimniecības apūdeņošanas dīķos. Šīs iekārtas var atrast arī karjeros, ieguves vietās, dambjos un piekrastes reģionos. Lai gan dabiskās ūdenstilpes piedāvā saules enerģijas attīstības iespējas, mākslīgajiem rezervuāriem ir unikālas priekšrocības. Šiem rezervuāriem parasti ir jau esoša infrastruktūra un ceļi, padarot peldošo saules sistēmu uzstādīšanu un apkopi vienkāršāku un rentablāku.

Peldošās sistēmas, kas izvietotas jūras vidē

Peldošie saules enerģijas pielietojumi dabiski pāriet uz jūras vidi. Lielākā daļa pasaules lielāko pilsētu atrodas gar krasta līnijām, un šobrīd tās saskaras ar spēcīgu iedzīvotāju skaita pieaugumu, zemes trūkumu un izaicinājumiem, lai apmierinātu pieaugošās enerģijas prasības. Tas ir izraisījis pastiprinātu interesi par peldošo fotoelektrisko sistēmu (FPV) jūras lietojumiem.

Tehnoloģija, kas piemērota saldūdens videi, nav tieši piemērojama jūras vidē, tāpēc ir jākoncentrējas uz šīm vidēm pielāgotu risinājumu izstrādi. Viena no galvenajām tehnoloģijām, kas nepieciešama peldošu sistēmu izvietošanai jūras apstākļos, ir kompozītmateriālu izmantošana, lai izturētu vēju, viļņus, paisuma spēkus un kuģu izraisītus viļņus. Pašlaik peldošās saules sistēmas parasti izmanto augsta blīvuma polietilēna (HDPE) pontonus, kas ir piemēroti saldūdens rezervuāriem un novērš dzeramā ūdens piesārņojumu. Tomēr attiecībā uz jūras ūdeni materiāliem ir jāņem vērā arī sālsūdens ietekme uz ilgtermiņa izturību.

Galvenās tehnoloģijas jūrā peldošām sistēmām

Atkarībā no reģiona viļņu augstums var atšķirties, un viļņu lūzums var izraisīt konstrukcijas pārmērīgu slodzi, palielinot materiālu, metāla karkasu un enkurošanas kabeļu izmaksas, kā arī augstākas ekspluatācijas izmaksas. Kā parādīts diagrammā, pamatojoties uz hidrodinamiskajām simulācijām, 0,3 metrus augsti viļņi kopā ar paisuma straumēm un vēja ātrumu var iedarboties uz peldošām sistēmām aptuveni 14 kN2/Hz.

JM Solar uzsāk jūras peldošās sistēmas projektu

Peldošā saules enerģija virzās uz peldošu fotoelektrisko sistēmu (FPV) izvietošanu jūras vidē. Pašlaik JM Solar sadarbībā ar Ķīnas kuģu būves grupas 725 institūtu virza uz priekšu "Offshore Floating Photovoltaic Application Demonstration Project", kas ir sācis jūras pilotu testēšanu. Pieredze no iekšzemes peldošajiem saules enerģijas projektiem nodrošina ceļu, lai palielinātu un pārietu uz tuvu krasta un jūras apstākļiem. Tāpēc jūras vidē peldošu sistēmu projektēšanas tehnisko iespējamību un izaicinājumu izpētei ir praktiska nozīme, jo FPV lietojumprogrammas sākotnēji tiek pārbaudītas piekrastes vidē.