Плавуча сонячна енергія: переваги, ключові компоненти та проблеми

Електричні принципи, що лежать в основі плавучої сонячної енергії, подібні принципам наземних і дахових систем. Унікальною особливістю є знімна плаваюча конструкція, яка може бути встановлена ​​у водоймах, що недостатньо використовуються для великомасштабного виробництва електроенергії. У цій статті ми обговоримо переваги та недоліки плавучих сонячних батарей, а також іншу корисну інформацію.

Що таке плаваюча сонячна батарея?

Плавучі сонячні панелі, також відомі як плавучі фотоелектричні (FPV) системи, стосуються масивів сонячних панелей, які розміщуються на поверхні води. Сонячні батареї надійно закріплені на плаваючих платформах, які можуть злегка хитатися, але не впливають на стабільне вироблення електроенергії системою. Як правило, плавучі сонячні системи встановлюють на ставках, озерах і водосховищах, оскільки в цих місцях зазвичай менше вітру, ніж у відкритому океані.

Плаваюча сонячна батарея – це екологічно чистий метод виробництва електроенергії, який поєднує в собі технології морської та відновлюваної енергії. Електроенергія, вироблена цими плавучими масивами, передається через підводні кабелі на призначені опори електропередач.

Ключові компоненти плаваючої Сонячної системи

Подібно до тих, що використовуються в наземних або дахових системах, ці панелі вловлюють сонячне світло та перетворюють його на електрику. Більш ефективні панелі можна використовувати для максимізації вироблення енергії в обмеженому просторі.

Плавучі платформи зазвичай виготовляються з міцних матеріалів високої щільності, таких як HDPE (поліетилен високої щільності), щоб гарантувати, що сонячні панелі залишаються на плаву. Алюмінієві рами також можуть бути додані для підвищення стабільності та забезпечення міцної монтажної конструкції для сонячних панелей.

Система кріплення надійно утримує плавучу платформу на місці, запобігаючи її дрейфу під дією вітру або течії води. Це забезпечує стабільність і точне позиціонування сонячної батареї. Якірні троси можуть бути виготовлені з синтетичних волокон, сталевих дротів або ланцюгів, залежно від глибини та характеру водойми.

Постійний струм (постійний струм), який виробляють сонячні панелі, потрібно перетворювати на змінний струм для використання в електричних системах. Інвертор виконує це важливе перетворення, забезпечуючи оптимізовану вихідну потужність для використання мережею або об’єктами на місці.

Для керування електричними з’єднаннями в системі використовуються спеціальні водонепроникні кабелі та міцні роз’єми. Ці кабелі з’єднують сонячні панелі та передають вироблену електроенергію до інвертора та точки підключення до мережі на землі, забезпечуючи безпечну та ефективну передачу енергії.

Переваги плавучих сонячних батарей

Плаваюча сонячна батарея чудово використовує простір, особливо в регіонах, де землі мало або занадто дорого. Плаваючі системи можна встановлювати в недостатньо використовуваних водоймах, таких як водосховища, греблі та озера, зменшуючи потребу в перепрофілюванні землі або розчищенні природних ландшафтів для сонячних електростанцій. Це суттєва перевага, оскільки дозволяє виробляти електроенергію, не займаючи цінні землі, які можна використовувати для інших цілей.

Симбіотичні відносини між водою та сонячними панелями допомагають підвищити ефективність сонячної енергії. Природний охолоджуючий ефект води допомагає підтримувати сонячні батареї при нижчій робочій температурі, зменшуючи проблеми перегріву. Таке регулювання температури може підвищити ефективність сонячних панелей до 15%, що призводить до більшої виробленої енергії та кращого повернення інвестицій.

Водоймам притаманні відбиваючі властивості, які посилюють ефект альбедо та підвищують ефективність роботи плаваючих сонячних панелей. Сонячне світло, що відбивається від поверхні води, додає більше фотонів до сонячних панелей, збільшуючи кількість світла, яке можна перетворити на електрику. Ця взаємовигідна взаємодія збільшує загальний вихід енергії, що робить плавучу сонячну енергію привабливим рішенням для оптимізації виробництва сонячної енергії.

Плаваючі сонячні панелі допомагають зменшити випаровування води, що зберігає водні ресурси. Це особливо цінно в схильних до посухи та напівпосушливих регіонах, де ефект затінення плаваючих панелей може значно зменшити втрати води. Крім того, блокуючи сонячне світло, плаваючі системи допомагають контролювати ріст шкідливих водоростей, покращуючи якість води.

Порівняно з наземними сонячними системами, плаваючі сонячні системи, як правило, є більш економічно ефективними. Оскільки немає необхідності купувати землю чи готувати великі майданчики, ці системи можуть бути більш економічними у встановленні. Крім того, плавучі сонячні системи поблизу існуючих гідроелектростанцій або очисних споруд можуть заощадити на інтеграції та витратах на інфраструктуру передачі.

Початкові дослідження показують, що плавучі сонячні системи мають менший вплив на водне життя порівняно з іншими водними або підводними спорудами. Конструкція та розташування плаваючих сонячних панелей забезпечують мінімальне пошкодження водних середовищ існування, сприяючи позитивному співіснуванню з водними екосистемами.

Ви можете почати з невеликої плавучої сонячної системи та розширювати її за потреби. Модульний характер плавучих платформ дозволяє легко налаштовувати та масштабувати систему відповідно до різних розмірів і конфігурацій сайту.

Недоліки плавучих сонячних батарей

Порівняно з традиційними наземними системами, плавучі сонячні системи разом із платформами, якорями та кабелями є складнішими та мають вищі початкові витрати. Проте деякі аналізи витрат свідчать про те, що якщо врахувати підвищення ефективності, загальні витрати протягом усього терміну служби системи можуть бути порівнянними або трохи вищими, ніж у наземних систем.

Плаваюча сонячна батарея працює в пілотних проектах більше десяти років, демонструючи надійну роботу. Однак його довгострокова довговічність повністю не підтверджена. Необхідно більше даних, щоб зрозуміти, як ці системи витримують протягом кількох десятиліть впливу, враховуючи такі фактори, як знос, пов’язаний із погодними умовами, погіршення продуктивності з часом і вплив поточного технічного обслуговування.

Ця технологія не є універсальною. Багато плавучих сонячних проектів є великомасштабними та призначені для постачання електроенергії комерційним або комунальним компаніям. Для окремих осіб або невеликих організацій, яким потрібна сонячна енергія, більш практичним вибором є наземні або наземні системи.

В даний час більшість плавучих сонячних електростанцій розташовані в штучних водоймах, включаючи водосховища, басейни для зберігання стічних вод і сільськогосподарські зрошувальні ставки. Ці об’єкти також можна знайти в кар’єрах, шахтах, дамбах і прибережних регіонах. Хоча природні водойми пропонують можливості для сонячного розвитку, штучні водойми мають унікальні переваги. Ці резервуари, як правило, постачаються з уже існуючою інфраструктурою та шляхами, що робить встановлення та обслуговування плавучих сонячних систем простішим та економічнішим.

Плавучі системи, що розгортаються в морських умовах

Плаваючі сонячні системи природно переходять до морського середовища. Більшість найбільших міст світу розташовані вздовж узбережжя і наразі стикаються із значним зростанням населення, дефіцитом землі та проблемами із задоволенням зростаючих потреб у енергії. Це призвело до підвищеного інтересу до морських застосувань для плавучих фотоелектричних систем (FPV).

Технологія, придатна для прісноводних середовищ, не застосовна безпосередньо до морських умов, тому необхідно зосередитися на розробці рішень, адаптованих до цих середовищ. Однією з ключових технологій, необхідних для розгортання плавучих систем у морських умовах, є використання композитних матеріалів для протистояння вітру, хвилям, приливним силам і морським хвилям. В даний час у плавучих сонячних системах зазвичай використовуються понтони з поліетилену високої щільності (HDPE), які підходять для прісноводних резервуарів і запобігають забрудненню питної води. Однак для морської води матеріали також повинні враховувати вплив солоної води на довгострокову довговічність.

Ключові технології для морських плавучих систем

Залежно від регіону висота хвилі може змінюватися, а розрив хвилі може спричинити надмірне навантаження на конструкцію, що збільшить витрати на матеріали, металеві каркаси та кріпильні кабелі, а також вищі експлуатаційні витрати. Як показано на діаграмі, на основі гідродинамічного моделювання, хвилі висотою 0,3 метра разом із припливними течіями та швидкістю вітру можуть чинити ударну силу приблизно 14 кН2/Гц на плавучі системи.

JM Solar запускає проект морської плавучої системи

Плавуча сонячна батарея рухається до розгортання плавучих фотоелектричних систем (FPV) у морському середовищі. В даний час JM Solar у співпраці з Інститутом 725 China Shipbuilding Group просуває «Демонстраційний проект офшорних плавучих фотоелектричних установок», який увійшов у морські експериментальні випробування. Досвід внутрішніх плавучих сонячних проектів відкриває шлях для розширення та переходу до прибережних та морських умов. Таким чином, дослідження технічної здійсненності та проблем проектування плавучих систем для морських середовищ має практичне значення, коли програми FPV спочатку тестуються в прибережних середовищах.