چیزی جدید زیر خورشید: پانل های خورشیدی شناور

18 اکتبر 2022، 7:49 صبح

استیو هرمان

استافورد، ویرجینیا -

کی گفته زیر آفتاب چیز جدیدی نیست؟

یکی از داغ‌ترین نوآوری‌ها برای تولید برق بدون آلودگی، فتوولتائیک شناور یا FPV است که شامل لنگر انداختن پنل‌های خورشیدی در بدنه‌های آبی، به‌ویژه دریاچه‌ها، مخازن و دریاها است.برخی از پروژه ها در آسیا از هزاران پانل برای تولید صدها مگاوات استفاده می کنند.

FPV در آسیا و اروپا شروع به کار کرد، جایی که با زمین های باز که برای کشاورزی ارزش زیادی دارد، منطق اقتصادی زیادی دارد.

اولین سیستم های متوسط ​​در ژاپن و در یک کارخانه شراب سازی کالیفرنیا در سال های 2007 و 2008 نصب شدند.

در زمین، پروژه های یک مگاواتی بین یک تا 1.6 هکتار نیاز دارد.

پروژه‌های خورشیدی شناور زمانی جذاب‌تر هستند که بتوان آن‌ها را بر روی توده‌های آبی مجاور نیروگاه‌های آبی با خطوط انتقال موجود ساخت.

بیشتر بزرگترین پروژه های این چنینی در چین و هند است.همچنین امکانات بزرگی در برزیل، پرتغال و سنگاپور وجود دارد.

یک مزرعه خورشیدی شناور 2.1 گیگاواتی در یک صفحه جزر و مدی در سواحل دریای زرد در کره جنوبی، که شامل پنج میلیون ماژول خورشیدی در منطقه ای به وسعت 30 کیلومتر مربع با قیمت 4 میلیارد دلار است، با آینده نامشخصی مواجه است. دولت جدید در سئولرئیس جمهور یون سوک یول اعلام کرده است که تقویت انرژی هسته ای را به انرژی خورشیدی ترجیح می دهد.

پروژه‌های دیگر در مقیاس گیگاوات در هند و لائوس و همچنین دریای شمال در سواحل هلند در حال حرکت هستند.

این فناوری همچنین برنامه ریزان را در جنوب صحرای آفریقا با کمترین نرخ دسترسی به برق در جهان و آفتاب فراوان هیجان زده کرده است.

در کشورهایی که به انرژی آبی زیادی وابسته هستند، «نگرانی هایی در مورد اینکه تولید برق در طول خشکسالی چگونه به نظر می رسد وجود دارد، و با تغییرات آب و هوایی، ما انتظار داریم که شاهد رویدادهای شدید آب و هوایی بیشتری باشیم.سیکا گادزانکو، محقق آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر وزارت انرژی ایالات متحده در کلرادو، توضیح داد: وقتی به خشکسالی فکر می کنیم، این فرصت وجود دارد که FPV را به عنوان یکی دیگر از گزینه های انرژی تجدیدپذیر دیگر در جعبه ابزار خود داشته باشیم.بنابراین به جای وابستگی زیاد به آب، اکنون می توانید از FPV بیشتری استفاده کنید و وابستگی خود را به آب در فصول بسیار خشک برای استفاده از فتوولتائیک خورشیدی شناور خود کاهش دهید.

با توجه به اینکه پوشش یک درصدی مخازن برق آبی با پنل های خورشیدی شناور می تواند 50 درصد از تولید سالانه نیروگاه های برق آبی موجود در آفریقا را افزایش دهد.یک مطالعه با بودجه کمیسیون اروپا.

فایل - پانل های خورشیدی در یک نیروگاه فتوولتائیک شناور در دریاچه ای در هالترن، آلمان، 1 آوریل 2022 نصب می شوند.

چالش ها

با این حال، خطرات بالقوه شناور ولتایی وجود دارد.یک کارخانه در استان چیبا در ژاپن در سال 2019 آتش گرفت. مقامات یک طوفان را به دلیل جابجایی پانل ها بر روی یکدیگر، ایجاد گرمای شدید و احتمالا جرقه آتش سوزی در تاسیسات 18 هکتاری حاوی بیش از 50000 پنل خورشیدی شناور در یاماکورام مقصر دانستند.

در حال حاضر مهم‌ترین مانع برای پذیرش گسترده‌تر این فناوری، قیمت است.ساخت یک آرایه شناور نسبت به نصب با اندازه مشابه در زمین گران تر است.اما با هزینه‌های بالاتر، مزایای دیگری نیز وجود دارد: به دلیل خنک‌سازی غیرفعال بدنه‌های آبی، پانل‌های شناور می‌توانند عملکرد مؤثرتری نسبت به پنل‌های خورشیدی معمولی داشته باشند.آنها همچنین قرار گرفتن در معرض نور را کاهش می دهند و دمای آب را کاهش می دهند و رشد جلبک های مضر را به حداقل می رسانند.

همه اینها برای مقامات شهر ویندزور در کشور شراب کالیفرنیای شمالی امیدوارکننده به نظر می رسید.نزدیک به 5000 پنل خورشیدی که هر کدام 360 وات برق تولید می کنند، اکنون بر روی یکی از حوضچه های فاضلاب ویندزور شناور هستند.

همه آنها به هم مرتبط هستند.هر پانل شناور مخصوص به خود را دارد.و آنها در واقع با حرکت موج و باد حرکت می کنند.گرت براتون، مهندس عمران ارشد بخش کارهای عمومی ویندزور، می گوید: تعجب خواهید کرد که چگونه آنها می توانند امواج را بمکند و بدون شکستن یا جدا شدن آنها را سوار کنند.

پانل های شناور برای محیط زیست و بودجه ویندزور آسان است، که در آن قبض برق کارخانه فاضلاب بزرگترین قبض دولت شهر بود.

دبورا فاج، عضو شورای شهر، پروژه 1.78 مگاواتی را برای جایگزینی برای قرار دادن پنل های خورشیدی در بالای جایگاه های اتومبیل تحت فشار قرار داد.

آنها سالانه 350 تن دی اکسید کربن را جبران می کنند.و همچنین 90 درصد نیروی مورد نیاز ما برای تمام عملیات تصفیه فاضلاب، برای کلیه عملیات حیاط شرکت ما و همچنین برای پمپاژ فاضلاب ما به آبفشان ها، که یک میدان زمین گرمایی است، در حدود 40 مایل (40 مایل) را تامین می کنند. فاج به صدای آمریکا گفت: 64 کیلومتری شمال.

این شهر پانل‌های شناور را از شرکتی که آنها را نصب کرده است اجاره می‌کند، که به آن قیمت معینی برای برق در یک قرارداد بلندمدت می‌دهد، به این معنی که ویندزور حدود 30 درصد از آنچه را که قبلاً برای همان مقدار برق خرج کرده بود، پرداخت می‌کند.

اینطور نیست که ما در چیزی سرمایه گذاری کرده باشیم که در آن بازپرداختی نداشته باشیم.وقتی صحبت می کنیم، بازپرداخت می گیریم.سام سالمون، شهردار ویندزور، گفت: و ما برای 25 سال بازپرداخت خواهیم داشت.

سیستم‌های شناور برای پوشاندن کامل آب‌ها در نظر گرفته نشده‌اند و امکان ادامه فعالیت‌های دیگر مانند قایقرانی و ماهیگیری را فراهم می‌کنند.

گادزانکو از NREL به صدای آمریکا گفت: "ما تصور نمی کنیم که ساختار شناور کل بدنه آب را پوشش دهد، اغلب درصد بسیار کمی از آن بدنه آبی است.""حتی فقط از منظر بصری، شما نمی خواهید صفحات PV را ببینید که کل مخزن را پوشش می دهند."

NREL 24419 توده آب ساخته دست بشر را در ایالات متحده به عنوان مناسب برای قرار دادن FPV شناسایی کرده است.پانل های شناور که کمی بیش از یک چهارم مساحت هر یک از این سایت ها را پوشش می دهند، به طور بالقوه نزدیک به 10 درصد از نیاز انرژی آمریکا را تولید می کنند.با توجه به آزمایشگاه.

در میان این مکان‌ها، دریاچه اسمیت ۱۱۹ هکتاری است، یک مخزن دست‌ساز که توسط شهرستان استافورد در ویرجینیا برای تولید آب آشامیدنی مدیریت می‌شود.همچنین مکانی برای ماهیگیری تفریحی در مجاورت پایگاه Quantico سپاه تفنگداران دریایی ایالات متحده است.

نویسندگان این مطالعه نوشتند: «بسیاری از این منابع آبی واجد شرایط در مناطقی با تنش آبی با هزینه‌های بالای تصاحب زمین و قیمت‌های بالای برق هستند که نشان‌دهنده مزایای متعدد فناوری‌های FP است.

گادزانکو گفت: «این واقعاً گزینه‌ای است که فناوری‌های اثبات شده زیادی در پشت آن وجود دارد.