Плавающий солнечный - Floating solar

Плавающий солнечный 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 Floating. фотоэлектрический, в котором используются фотоэлектрические панели, установленные на платформе, и плавающие Концентрированная солнечная энергия, в котором используются зеркала, перенаправляющие солнечную энергию на башню.

FPV

Плавающие фотоэлектрические

Эта технология быстро развивалась на Возобновляемая энергия рынок с 2016 года. Первые 20 станций из нескольких десятков кВт были построены в период с 2008 по 2014 год, как сообщается в МИРАРКО бумага [1] это проанализировало рождение этой технологии.

Установленная мощность в 2018 г. достигла 1,1 ГВт.[2][3] Затраты на плавающую систему на 20-25% выше, чем на наземную.[4]

Особенности технологии

Причин такого развития несколько:

  1. Нет заселения земли: Основное преимущество плавучих фотоэлектрических установок состоит в том, что они не занимают никакой земли, за исключением ограниченных площадей, необходимых для подключения электрического шкафа и сети. Их цена сопоставима с наземными растениями, но они дают хороший способ избежать землепользование.[5]
  2. Монтаж и вывод из эксплуатации: плавучие фотоэлектрические установки более компактны, чем наземные станции, их управление проще, а их строительство и вывод из эксплуатации проще. Суть в том, что не существует фиксированных конструкций, таких как фундаменты 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.[6][7]
  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).[8] 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 поворачивать и выполнять слежение за вертикальной осью: это можно сделать без потерь энергии и без необходимости в сложном механическом устройстве, как в наземных фотоэлектрических установках. Плавающая фотоэлектрическая установка, оснащенная системой слежения, имеет ограниченную дополнительную стоимость, а прирост энергии может составлять от 15 до 25%.[9]
  6. Возможность хранения: наличие воды, естественно, предполагает использование аккумуляторов гравитационной энергии в основном в сочетании с гидроэлектростанциями. Однако были изучены другие возможности, в частности CAES системы были предложены.[10]
  7. Контроль окружающей среды: параллельным преимуществом является сдерживание цветения водорослей, что является серьезной проблемой в промышленно развитых странах. Частичное покрытие бассейнов и уменьшение попадания света на биологическое обрастание непосредственно под поверхностью 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 майнингом.[11]
  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%.[12][13][14]

История

Первыми зарегистрировались граждане США, Дании, Франции, Италии и Японии. патенты для плавающих солнечных батарей. В Италии первый зарегистрированный патент на фотоэлектрические модули на воде был получен в феврале 2008 года.[15]

В МИРАРКО Исследовательская группа (Корпорация по реабилитации и прикладным исследованиям в горнодобывающей промышленности Онтарио, КАНАДА) цитирует несколько решений, которые были предложены в 2008-2011 и 2012-2014 годах.[1] Не являясь исчерпывающими, установки можно разделить на три категории:

  • Фотоэлектрические установки, состоящие из модулей, установленных на понтонах
  • Фотоэлектрические модули, установленные на плотах из пластика и оцинкованной стали.
  • Фотоэлектрические модули, установленные на плотах, полностью из пластика.

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 показан рост количества солнечных плавучих установок во всем мире с самого начала.

Установленная мощность в мире в МВт

Данные взяты из «Там, где солнце встречается с водой: отчет о рынке плавающей солнечной энергии», Группа Всемирного банка и SERIS, Сингапур, 2018.

Плавающий CSP

Плавающий CSP имеет те же преимущества, что и плавающие фотоэлектрические устройства.[16][17]

Рекомендации

  1. ^ а б К. Трапани и М. Р. Сантафе (2014). «Обзор плавучих фотоэлектрических установок 2007–2013 гг.». Прог. Фотовольта: Рез. Приложение.
  2. ^ Группа Всемирного банка, ESMAP, и SERIS. 2018. Где солнце встречается с водой: отчет о рынке плавающей солнечной энергии - Резюме. Вашингтон, округ Колумбия: Всемирный банк.
  3. ^ Кеннинг, Том (2018-11-01). «Плавающая солнечная энергия во всем мире превышает 1 ГВт - Всемирный банк». PV Tech.
  4. ^ Мартин, Хосе Рохо (27.10.2019). «BayWa r.e. добавляет к европейскому плавучему солнечному импульсу двойное завершение проекта». PV Tech.
  5. ^ Р. Каззанига, М. Роза-Клот, П. Роза-Клот и Г. М. Тина (2018). "Географический и технический потенциал плавающих фотоэлектрических элементов". Наука о тепловой энергии.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  6. ^ Табоада, M.E .; Касерес, Л .; Graber, T.A .; Galleguillos, H.R .; Cabeza, L.F .; Рохас, Р. (2017). «Солнечная система нагрева воды и фотоэлектрическая плавающая крышка для уменьшения испарения: экспериментальные результаты и моделирование». Возобновляемая энергия. 105: 601–615. Дои:10.1016 / j.renene.2016.12.094. HDL:10459.1/59048. ISSN  0960-1481.
  7. ^ Хасан, М. и Пейрсон W.L. (2016). «Снижение испарения плавучими модульными устройствами». Земля и наука об окружающей среде. 35.
  8. ^ Цой, Ю.К. (2014). «Исследование по анализу выработки электроэнергии на плавучей фотоэлектрической системе с учетом воздействия на окружающую среду». Int. Jour. Sw Engineering и Appl. 8: 75–84.
  9. ^ Р. Каззанига, М. Цику, М. Роса-Клот, П. Роза-Клот, Г. М. Тина и К. Вентура (2018). «Плавучие фотоэлектрические установки: анализ производительности и проектные решения». Возобновляемые и устойчивые обзоры. 81: 1730–1741. Дои:10.1016 / j.rser.2017.05.269.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  10. ^ Р. Каззанига, М. Цику, М. Роса-Клот, П. Роза-Клот, Г. М. Тина и К. Вентура (2017). «Накопитель энергии сжатого воздуха, интегрированный с плавучей фотоэлектрической установкой». Журнал хранения энергии. 13: 48–57. Дои:10.1016 / j.est.2017.06.006.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  11. ^ Трапани, К., Миллар, Б. (2016). «Плавучие фотоэлектрические батареи для горнодобывающей промышленности: пример для озера Макфолдс (огненное кольцо)». Устойчивая энергетика. 35: 898–905.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  12. ^ Цой, Ю.-К. и Н.-Х. Ли (2013). «Эмпирические исследования эффективности плавающих фотоэлектрических систем по сравнению с фотоэлектрическими системами Overland». Материалы конференции CES-CUBE.
  13. ^ «Плавающая солнечная энергия на гидроаккумуляторах, часть 1: управление испарением - бонус». CleanTechnica. 27 декабря 2019.
  14. ^ «Плавающая солнечная энергия на гидроаккумуляторах, часть 2: лучшая эффективность, но более сложные инженерные решения». CleanTechnica. 27 декабря 2019.
  15. ^ М. Роза-Клот и П. Роза-Клот (2008). «Опора и метод повышения эффективности солнечных элементов путем погружения». Патент Италии PI2008A000088.
  16. ^ Гелиофлот: специфика
  17. ^ Плавающий CSP в Индии

Библиография

  • Конди, Скотт А .; 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. Дои:10.1029 / 97WR02405.
  • Ховард, Э. и Шмидт, Э. 2008. Контроль испарения с помощью плавучих модулей Rio Tinto на шахте Нортпарк, Ландлок и NCEA. Публикация Национального центра инженерии в сельском хозяйстве 1001858/1, USQ, Тувумба.
  • МакДжаннет, Д.Л., Вебстер, И.Т., Стенсон, М., Шерман, Б., 2008. Метод оценки потерь от испарения на открытой воде в бассейне Мюррей-Дарлинг. Отчет CSIRO.
  • Р. Каззанига, М. Цику, М. Роса-Клот, П. Роза-Клот, Г. М. Тина и К. Вентура (2017). «Плавучие фотоэлектрические установки: анализ производительности и проектные решения». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии. 81: 1730–1741. Дои:10.1016 / j.rser.2017.05.269.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  • Sallam, Gehan A.H .; Эльсайед, Э.А. (2015). «Оценка взаимосвязи между температурой, относительной влажностью как независимыми переменными и выбранными параметрами качества воды в озере Манзала, Египет». Инженерный журнал Айн Шамс. 9: 1–14. Дои:10.1016 / j.asej.2015.10.002.
  • Табоада, M.E .; Касерес, Л .; Graber, T.A .; Galleguillos, H.R .; Cabeza, L.F .; Рохас, Р. (2017). «Солнечная система нагрева воды и фотоэлектрическая плавающая крышка для уменьшения испарения: экспериментальные результаты и моделирование». Возобновляемая энергия. 105: 601–615. Дои:10.1016 / j.renene.2016.12.094. HDL:10459.1/59048.
  • Чанг, Юань-Сиоу; Ку, Чен-Руэй; Да, Найчиа (2014). «Искусственный плавучий остров на солнечных батареях для улучшения ландшафтной экологии и качества воды». Экологическая инженерия. 69: 8–16. Дои:10.1016 / j.ecoleng.2014.03.015.
  • Cazzaniga, R .; Роза-Клот, 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. Дои: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. Дои: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. Дои:10.1016 / j.ecoleng.2014.11.013.
  • М. Роза-Клот, Г. М. Тина (2017). Моделирование, проектирование и тематические исследования подводных и плавающих фотоэлектрических систем. Академическая пресса.
  • Саху, Алок; Ядав, Неха; Судхакар, К. (2016). «Плавучая фотоэлектрическая электростанция: обзор». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии. 66: 815–824. Дои:10.1016 / j.rser.2016.08.051.
  • Трапани, Ким; Миллар, Дин Л. (2013). «Предложение оффшорной фотоэлектрической (PV) технологии для энергобаланса Мальтийских островов». Преобразование энергии и управление. 67: 18–26. Дои: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. Дои:10.1016 / j.rser.2017.05.053.