В Канаде разработали новый тип плавучих солнечных панелей

Солнечные электростанции на воде могут решить проблему нехватки земли, но холодный климат долгое время оставался для них серьёзным препятствием. Канадские исследователи протестировали конструкцию, способную вырабатывать электроэнергию даже в морозных условиях.

Об этом пишет редакция Новини.LIVE со ссылкой на Interesting Engineering.

Что разработали в Канаде

Исследователи из Western University в Канаде создали плавучую фотоэлектрическую систему на пенопластовой основе. Ее протестировали в ливневом пруду в Онтарио. За год система произвела 7,7 МВт-ч электроэнергии. Это примерно на 2,7% больше, чем у стандартной эталонной плавучей системы.

В исследовании команда отметила, что результаты подтвердили перспективность FPV-системы на основе пены как адаптивной платформы для производства возобновляемой энергии.

Солнечная энергетика давно сталкивается с проблемой географии. Для крупных солнечных ферм требуется земля, а это часто означает конкуренцию с сельскохозяйственными территориями или природоохранными зонами.

В более тёплых климатических условиях одним из решений стали floatovoltaics — солнечные панели на больших пластиковых понтонах, которые размещают на озёрах и водохранилищах, однако в условиях канадской зимы толстый плавучий лёд может раздавить такие конструкции. Именно эту проблему исследователи попытались решить с помощью пены и системы воздушных пузырьков.

Как работает новая конструкция

В рамках проекта была создана монокристаллическая FPV-система на пенопластовой основе. В отличие от наклонных пластиковых платформ, которые используются в более тёплых климатических условиях, эта конструкция крепит гибкие солнечные панели непосредственно к толстым водонепроницаемым листам пены.

Такой подход снижает воздействие ветра. Для защиты от льда под водой установили систему воздушных пузырьков. Береговой насос подает пузырьки со дна пруда. Они переносят более тёплую глубинную воду к поверхности и помогают сохранять зону вокруг панелей свободной ото льда.

Во время испытаний в дни, когда остальная часть пруда была замерзшей, вода непосредственно вокруг солнечного массива оставалась полностью чистой.

Система воздушных пузырьков практически не отнимала энергию у самих панелей. За год непрерывного мониторинга она потребляла лишь 0,02% от общего объема электроэнергии, произведенной установкой. Даже во время самых сильных зимних штормов система снижала выработку всего на 14,5%.

Регрессионная модель, разработанная в рамках исследования, показала, что система на пенопластовой основе вырабатывала 7,7 МВт-ч в год. Это на 2,7% больше энергии, чем у других фотоэлектрических моделей.

Плавучая конструкция выполняла еще одну функцию. Расположенная на поверхности воды, она действовала как физический барьер, блокировала прямой солнечный свет и уменьшала воздействие ветра, который обычно способствует испарению.

Исследователи подсчитали, что связь между солнечным покрытием и сохранением воды является линейной. Это означает, что каждый дополнительный квадратный метр панелей обеспечивает прогнозируемое снижение потерь воды.

В исследовании отмечается, что фотоэлектрическое покрытие линейно уменьшало испарение из пруда и могло способствовать сохранению воды для сельского хозяйства.

Если увеличить систему так, чтобы она покрывала половину пруда в Онтарио, она могла бы сохранять примерно 927 кубометров воды в год. Для местных сообществ и фермеров это означало бы сохранение сотен тысяч галлонов воды в резервуаре для обеспечения сельскохозяйственного орошения именно тогда, когда она нужна больше всего.

После проверки концепции в малом масштабе исследователи хотят опробовать свою конструкцию за пределами пруда.

Ранее Новини.LIVE писали, что солнечные электростанции часто подвергаются критике из-за необходимости в больших площадях земли. Однако исследование на двух фермах в Миннесоте показало, что при правильном обустройстве территория под панелями может стать средой обитания для насекомых-опылителей.

Также Новини.LIVE сообщали, что в Германии растет популярность солнечных коллекторов, которые используют энергию солнца не для производства электричества, а для получения тепла. Их эффективность может достигать 80-90%, тогда как обычные фотоэлектрические панели преобразуют в электроэнергию примерно 20% солнечной энергии.