По мере того как мир становится более экологически сознательным перед лицом изменения климата, растет спрос на зеленые технологии, помогающие сократить выбросы парниковых газов и повысить устойчивость. Растущая потребность в солнечных панелях влечет за собой необходимость в пространстве для их размещения. Часто это пространство находят на крышах домов, но как быть с крупными солнечными фермами? Они требуют серьезных площадей, которые не всегда доступны.
Плавучая солнечная ферма (или плавучая солнечная батарея – почему термин «батарея» не верный, мы рассматривали здесь) – одна из самых инновационных и эффективных форм зеленых технологий, которая обходит эту проблему. Солнечные фермы на воде не только экологичны, но и предлагают уникальные преимущества, которых нет у традиционных.
Давайте рассмотрим концепцию плавучих солнечных ферм и их потенциальное влияние на будущее возобновляемой энергетики, разберемся, как работают плавучие солнечные батареи?
Что такое плавучие солнечные станции
Плавучие солнечные фермы, также известные как плавучие фотоэлектрические (ФЭ) системы или флотовольтаика, представляют собой солнечные панели, установленные на водоемах, таких как озера, водохранилища и даже океан. Эти солнечные панели размещены на плавучих конструкциях, закрепленных на дне водоема. Панели подключаются к электросети, и производимая ими энергия поступает в близлежащие населенные пункты или организации для потребления.
Преимущества плавучих солнечных ферм
Плавучие солнечные фермы, конечно, имеют преимущество в виде производства зеленой энергии, но это верно для любой солнечной энергетической системы. Однако они выделяются среди обычных солнечных ферм несколькими способами.
Эффективное использование пространства
Самое большое преимущество плавучих солнечных ферм – это эффективное использование пространства. Типичные наземные солнечные фермы требуют больших участков земли, что дорого и трудно найти в густонаселенных районах. Размещая солнечные панели на воде, эти плавучие солнечные фермы могут производить возобновляемую энергию без занятия ценного земельного пространства. Это может сэкономить деньги и сохранить землю для растущего населения мира.
Увеличение производства энергии
Солнечная панель с водяным охлаждением обычно производит на 5-6% больше энергии, чем панель с воздушным охлаждением. Плавучие солнечные модули фактически имеют неограниченный запас воды для охлаждения, что позволяет этим плавучим солнечным электростанциям производить больше энергии, чем наземные солнечные системы.
Уменьшение испарения воды
Эти плавучие солнечные установки также помогают уменьшить испарение воды. Это может пригодиться где угодно, но особенно полезно в районах, подверженных засухам, поскольку эти плавучие солнечные установки помогают поддерживать уровень воды в водохранилищах, чтобы у людей в обслуживаемых ими сообществах было достаточно пресной питьевой воды.
Это также полезно в сочетании с другой формой зеленой энергии: гидроэнергетикой. Когда плавучие фотоэлектрические системы устанавливаются на гидроэнергетических водохранилищах, они уменьшают испарение из водохранилища, обеспечивая более чем достаточное количество воды для производства энергии.
Много солнца
Водоемы обычно имеют довольно открытый вид на небо. Это означает, что солнечные панели будут получать много солнечного света, обеспечивая пиковые показатели энергии в течение всего времени, пока светит солнце.
Меньше цветения водорослей
Водоросли, которые часто вредят водным экосистемам, нуждаются в солнечном свете для роста, а плавучие солнечные фермы препятствуют проникновению большого количества света в воду. Это может помочь уменьшить частоту и серьезность вредного цветения водорослей, помогая местной морской жизни.
Недостатки плавучих солнечных станций
Хотя у них есть много преимуществ, плавучие солнечные проекты имеют некоторые недостатки. Давайте рассмотрим их.
Более высокая стоимость
Хотя плавучие солнечные фермы более эффективны и не требуют недвижимости для размещения, их строительство обычно на 10-15% дороже. Тем не менее, охлаждающий эффект воды помогает увеличить срок службы солнечных панелей и сократить затраты на обслуживание и замену.
Не для всех
Другой большой недостаток заключается в том, что плавучие солнечные фотоэлектрические фермы обычно являются крупномасштабными операциями, используемыми для снабжения электроэнергией сообществ, корпораций или коммунальных предприятий. Они не предназначены для использования в отдельных домах. Кроме того, чтобы воспользоваться преимуществами этих панелей, вы должны находиться вблизи достаточно большого водоема. Вот почему большинство домохозяйств с солнечной энергией придерживаются установок на крыше.
Сложная система крепления
В наземной солнечной ферме система крепления относительно проста, и неисправности легко устранить. Систему крепления в плавучей солнечной ферме нелегко отремонтировать, потому что она частично находится под водой. Поэтому устанавливающая компания должна создавать сложные плавучие стойки с соответствующими антикоррозийными покрытиями и другими водостойкими дополнениями, чтобы панели оставались на плаву 25 лет или более.
Нарушение морских экосистем
Как и людям, морским обитателям нужно место для жизни, и многие виды предпочитают воды с большим количеством солнечного света. Размещение акров солнечных панелей на водоеме препятствует попаданию солнечных лучей в воду, делая ее менее пригодной для видов, процветающих в солнечной морской среде. Блокировка света также может привести к общему охлаждению водоема, что может навредить различным видам морской жизни.
Сложности с выбором места
Плавучие солнечные фермы нельзя разместить в любом водоеме. Они требуют спокойных вод и умеренных ветров. Если разместить плавучие солнечные панели в водоемах даже с умеренными волнами, это может вызвать проблемы, такие как повреждение плавучих стоек или самих солнечных панелей. Сильные ветры, дующие над водоемом, также могут привести к повреждению панелей или стоек. Это делает поиск идеального места для плавучей солнечной фермы немного сложным.
Крупнейшие плавучие солнечные электростанции в мире
Плавучие солнечные электростанции становятся все более популярным решением для производства чистой энергии, особенно в странах с ограниченными земельными ресурсами. Эти инновационные проекты не только экономят ценное пространство на суше, но и обладают рядом уникальных преимуществ. Давайте рассмотрим некоторые из самых впечатляющих плавучих солнечных электростанций, которые в настоящее время работают в мире.
Плавучая солнечная ферма Дэчжоу Динчжуан, Китай – 320 МВт. Расположена в провинции Шаньдун в Китае. Супер-плавучая солнечная система мощностью 320 мегаватт была введена в эксплуатацию в 2021 году и подключена к ветровой электростанции. Объединяя солнечную и ветровую энергию.
Плавучая солнечная ферма “Три ущелья – Новая энергия”, Китай – 150 МВт. Раскинувшаяся на знаменитой китайской реке Янцзы, плотина “Три ущелья” была одной из первых крупномасштабных плавучих фотоэлектрических систем, построенных в мире. Плавучая солнечная ферма мощностью 150 мегаватт построена прямо на поверхности озера и является частью более крупного гидроэлектрического проекта “Три ущелья”.
Плавучая солнечная ферма CECEP, Китай – 70 МВт. Одна из старейших установок в списке, строительство плавучей солнечной фермы CECEP началось еще в 2017 году, а проект мощностью 70 МВт наконец заработал, когда был подключен к электросети в марте 2019 года. Эта плавучая солнечная ферма принадлежит Группе по энергосбережению и охране окружающей среды Китая (CECEP) и была установлена с использованием технологии Hydrelio от французского специалиста по плавучим солнечным установкам Ciel & Terre, который также контролировал проектирование, поставку и монтаж. Проект охватывает более 60 гектаров и включает 194 731 солнечную панель.
Плавучая солнечная ферма Sembcorp. Установленная на водохранилище Тенге в Сингапуре, плавучая солнечная энергетическая система Sembcorp открылась в 2021 году и насчитывает 122 000 солнечных панелей. Проект мощностью 60 МВт был построен на площади 45 гектаров, что примерно соответствует размеру 45 футбольных полей.
Плавучая солнечная электростанция на плотине Сириндхорн, Таиланд – 45 МВт. Еще один недавний проект в списке, плавучая солнечная электростанция на плотине Сириндхорн на реке Лам Дом Ной в Таиланде начала работу в 2021 году. С мощностью 45 МВт, проект состоит из 145 000 панелей и использует экологически чистые материалы, чтобы гарантировать, что окружающая среда в водохранилище не будет нарушена его присутствием. Кроме того, окружающая вода будет оказывать охлаждающий эффект на панели, делая их на 15% эффективнее, чем если бы они были установлены на суше. Площадь поверхности панелей – примерно такая же, как 70 футбольных полей – фактически занимает всего 1% поверхности водохранилища, но позволит сэкономить 460 000 кубических метров воды в год, предотвращая испарение воды под панелями.
Будущее солнечных плавучих электростанций
Хотя плавучая солнечная энергетика все еще развивается, по мнению многих экспертов, у нее большие перспективы. Недавнее глобальное исследование рассмотрело все водохранилища площадью не менее 0,1 квадратного километра, чтобы определить потенциал для установки дополнительных плавучих солнечных электростанций. Исследование выявило 114 555 потенциальных водохранилищ по всему миру с общей площадью 554 111 квадратных километров.
В исследовании предполагалось покрытие до 30% общей площади каждого водохранилища до 30 квадратных километров, и было обнаружено, что эти солнечные фермы могут производить в общей сложности 9 434 тераватт-часов (ТВтч) энергии. Для справки, все Соединенные Штаты Америки потребили 4 048 тераватт электроэнергии в 2022 году.
Конечно, эти 9 434 ТВтч энергии – это глобальное производство. Как это распределяется по странам с самым высоким производственным потенциалом? США занимают первое место с достаточным количеством водохранилищ для производства 1 911 ТВтч энергии. За ними следуют Китай с 1 107 ТВтч и Бразилия с 865 ТВтч в год.
И все это при сегодняшних показателях эффективности, так как в исследовании использовалась текущая солнечная панель Panasonic в качестве базовой панели с эффективностью 18,6%. Некоторые эксперты считают, что к 2027 году эффективность высококлассных солнечных панелей может быть ближе к 27%, что означает, что производство ТВтч может быть еще выше.
