Плавающий солнечный

Плавающая солнечная энергия относится к установке для производства солнечной энергии, установленной на конструкции, которая плавает в водоеме, обычно в искусственном бассейне или озере.

Можно выделить два типа систем: FPV или плавающая фотоэлектрическая, в которой используются фотоэлектрические панели, установленные на платформе, и плавающая концентрированная солнечная энергия, в которой используются зеркала, которые перенаправить солнечную энергию на башню.

Содержание

• 1 FPV
  • 1.1 Технологические особенности
  • 1.2 История
• 2 Плавающий CSP
• 3 Ссылки
• 4 Библиография

FPV

Плавающая фотоэлектрическая

Эта технология с 2016 года наблюдается стремительный рост на рынке возобновляемых источников энергии. Первые 20 станций из нескольких десятков кВт были построены в период с 2008 по 2014 год, как сообщается в статье MIRARCO, которая проанализировал рождение этой технологии.

В 2018 году установленная мощность достигла 1,1 ГВт. Затраты на плавающую систему на 20-25% выше, чем на наземную.

Особенности технологии

Есть несколько причин для этого развития:

1. Отсутствие заселения земли : Основное преимущество плавучих фотоэлектрических станций состоит в том, что они не занимают никакой земли, за исключением ограниченных площадей, необходимых для электрических шкафов и подключений к сети. Их цена сопоставима с наземными электростанциями, но они предоставляют хороший способ избежать потребления земли.
2. Установка и вывод из эксплуатации: плавучие фотоэлектрические установки более компактны, чем наземные станции, их управление проще, а их строительство и вывод из эксплуатации просто. Суть в том, что не существует фиксированных конструкций, подобных фундаменту наземного завода, поэтому их установка может быть полностью обратимой.
3. Экономия воды и качество воды: частичное покрытие бассейнов может уменьшить испарение воды. Этот результат зависит от климатических условий и от процента покрытой поверхности. В засушливом климате, таком как Австралия, это важное преимущество, так как сохраняется около 80% испарения с покрытой поверхности, а это означает более 20 000 м3 / год / га. Это очень полезная функция, если бассейн используется для орошения.
4. Охлаждение: плавающая конструкция позволяет реализовать простую систему охлаждения. Механизм охлаждения является естественным, но он также может быть активным, создавая слой воды на фотоэлектрических модулях или используя погружные фотоэлектрические модули, так называемые SP2 (погруженные фотоэлектрические солнечные панели). В этих случаях общая эффективность фотоэлектрических модулей повышается благодаря отсутствию теплового дрейфа с увеличением сбора энергии до 8-10%.
5. Отслеживание: большую плавучую платформу можно легко повернуть и она может выполнять слежение за вертикальной осью: это можно сделать без потерь энергии и без необходимости в сложном механическом устройстве, как на наземных фотоэлектрических установках. Плавающая фотоэлектрическая установка, оснащенная системой слежения, имеет ограниченную дополнительную стоимость, в то время как выигрыш в энергии может составлять от 15 до 25%.
6. Возможность хранения: наличие воды, естественно, предполагает использование накопителя энергии гравитации в основном в сочетании с гидроэлектрические бассейны. Однако были изучены другие возможности, и в частности были предложены системы CAES.
7. Контроль за окружающей средой: параллельным преимуществом является сдерживание цветения водорослей, что является серьезной проблемой в промышленно развитых странах. Частичное покрытие бассейнов и уменьшение количества света на биологическом обрастании чуть ниже поверхности вместе с активными системами могут решить эту проблему. Это только часть более общей проблемы управления водным бассейном, созданным в результате промышленной деятельности или загрязненным ею. См., Например, управление горнодобывающей промышленностью.
8. Повышение эффективности: многие исследования утверждают, что при установке солнечных панелей над водой наблюдается значительное повышение эффективности. Эти исследования не являются окончательными и различаются по своим заключениям. Сообщаемый прирост энергии составляет от 5 до 15%.

История

Граждане США, Дании, Франции, Италии и Японии первыми зарегистрировали патенты на плавающие солнечные батареи. В Италии первый зарегистрированный патент, касающийся фотоэлектрических модулей на воде, был получен в феврале 2008 года.

Исследовательская группа MIRARCO (Корпорация горных инноваций, реабилитации и прикладных исследований Онтарио, КАНАДА) приводит несколько решений. которые были выдвинуты в 2008-2011 и 2012-2014 годах. Не являясь исчерпывающими, установки можно разделить на три категории:

• фотоэлектрические установки, состоящие из модулей, установленных на понтонах;
• фотоэлектрических модулей, установленных на стеллажах, построенных из пластика и оцинкованной стали
• фотоэлектрических модулей, установленных на плоты, полностью пластиковые.

Невозможно дать подробный анализ множества небольших фотоэлектрических плавучих установок, построенных за первые 10 лет. График ниже основан на данных из Интернета для FPV мощностью более 500 кВт. На Азиатском саммите по чистой энергии в Сингапуре (октябрь 2017 г.) Группа Всемирного банка привела два числа: 453 МВт для установки в 2017 году и прогноз 750 МВт на 2018 год.

На следующем графике показаны два числа. рост солнечных плавучих установок во всем мире с самого начала.

Установленная мощность во всем мире в МВт

Данные взяты из "Где солнце встречает воду: отчет о рынке плавающих солнечных батарей", Группа Всемирного банка и SERIS, Сингапур, 2018.

Плавающий CSP

Плавающий CSP имеет те же преимущества, что и плавающие фотоэлектрические элементы.

Ссылки

Библиография

• Condie, Scott A.; Вебстер, Ян Т. (1997). «Влияние ветрового напряжения, градиентов температуры и влажности на испарение из водоемов». Исследование водных ресурсов. 33 (12): 2813. Bibcode : 1997WRR.... 33.2813C. doi : 10.1029 / 97WR02405.
• Ховард, Э. и Шмидт, Э. 2008. Контроль испарения с помощью плавающих модулей Rio Tinto на руднике Нортпарк, Ландлок и NCEA. Публикация Национального центра инженерии в сельском хозяйстве 1001858/1, USQ, Тувумба.
• МакДжаннет, Д.Л., Вебстер, ИТ, Стенсон, М. и Шерман, Б., 2008. Метод оценки потерь от испарения открытой воды через бассейн Мюррей-Дарлинг. Отчет CSIRO.
• Р. Cazzaniga, M. Cicu, M. Rosa-Clot, P. Rosa-Clot, G. M. Tina и C. Ventura (2017). «Плавучие фотоэлектрические установки: анализ производительности и проектные решения». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии. 81 : 1730–1741. doi : 10.1016 / j.rser.2017.05.269. CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка )
• Саллам, Гехан AH; Эльсайед, EA (2015). «Оценка взаимосвязи между температурой, относительной влажностью как независимыми переменными и выбранными параметрами качества воды в озере Манзала, Египет». Ain Shams Engineering Journal. 9 : 1–14. doi : 10.1016 / j.asej.2015.10.002.
• Табоада, Мэн; Касерес, Л.; Грабер, Т.А.; Гальегильос, HR; Кабеса, Л.Ф.; Рохас, Р. ( 2017). «Солнечная водонагревательная система и фотоэлектрическая плавающая крышка для уменьшения испарения: экспериментальные результаты и моделирование». Возобновляемые источники энергии. 105 : 601–615. doi : 10.1016 / j.renene.2016.12.094. hdl : 10459.1 / 59048.
• Chang, Yuan-Hsiou; Ku, Chen-Ruei; Yeh, Naichia (2014). "Солнечная энергия искусственный плавучий остров для ландшафтной экологии и улучшения качества воды ». Экологическая инженерия. 69 : 8–16. doi : 10.1016 / j.ecoleng.2014.03.015.
• Cazzaniga, R.; Rosa-Cl от, Марко; Роза-Клот, Паоло; Тина, Джузеппе М. (2012). «Плавающие отслеживающие охлаждающие концентрирующие системы (FTCC)». 2012 38-я конференция IEEE Photovoltaic Specialists Conference. С. 000514–000519. doi : 10.1109 / PVSC.2012.6317668. ISBN 978-1-4673-0066-7.
• Ho, C.J.; Чжоу, Вэй-Лен; Лай, Чи-Мин (2016). «Тепловые и электрические характеристики плавающей фотоэлектрической системы на водной поверхности, объединенной с двойными водонасыщенными слоями MEPCM». Прикладная теплотехника. 94 : 122–132. дой : 10.1016 / j.applthermaleng.2015.10.097.
• Лу, Сяо-Лин; Ку, Чен-Руэй; Чанг, Юань-Сио (2015). «Улучшение качества воды с помощью искусственных плавучих островов». Экологическая инженерия. 74 : 371–375. doi : 10.1016 / j.ecoleng.2014.11.013.
• М. Роза-Клот, Г. М. Тина (2017). Моделирование, проектирование и тематические исследования подводных и плавающих фотоэлектрических систем. Academic Press.
• Саху, Алок; Ядав, Неха; Судхакар, К. (2016). «Плавучая фотоэлектрическая электростанция: обзор». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии. 66 : 815–824. doi : 10.1016 / j.rser.2016.08.051.
• Трапани, Ким; Миллар, Дин Л. (2013). «Предложение оффшорной фотоэлектрической (PV) технологии в структуре энергобаланса Мальтийских островов». Преобразование энергии и управление. 67 : 18–26. doi : 10.1016 / j.enconman.2012.10.022.
• Siecker, J.; Кусакана, К.; Нумби, Б. (2017). «Обзор технологий охлаждения солнечных фотоэлектрических систем». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии. 79 : 192–203. doi :10.1016/j.rser.2017.05.053.