У Канаді розробили новий вид плавучих сонячних панелей

Сонячні електростанції на воді можуть вирішити проблему нестачі землі, але холодний клімат довго залишався для них серйозною перешкодою. Канадські дослідники перевірили конструкцію, яка змогла виробляти електроенергію навіть у морозних умовах.

Про це пише редакція Новини.LIVE з посиланням на Interesting Engineering.

Що розробили в Канаді

Дослідники з Western University у Канаді створили плавучу фотоелектричну систему на пінній основі. Її протестували у зливовому ставку в Онтаріо. За рік система виробила 7,7 МВт-год електроенергії. Це приблизно на 2,7% більше, ніж у стандартної еталонної плавучої системи.

У дослідженні команда зазначила, що результати підтвердили перспективність FPV-системи на основі піни як адаптивної платформи для виробництва відновлюваної енергії.

Сонячна енергетика давно має проблему з географією. Для великих сонячних ферм потрібна земля, а це часто означає конкуренцію з аграрними територіями або природоохоронними зонами.

У тепліших кліматах одним із рішень стали floatovoltaics — сонячні панелі на великих пластикових понтонах, які розміщують на озерах і водосховищах, проте в умовах канадської зими товста рухома крига може розчавити такі конструкції. Саме цю проблему дослідники спробували вирішити за допомогою піни та системи повітряних бульбашок.

Як працює нова конструкція

У межах проєкту створили монокристалічну FPV-систему на пінній основі. На відміну від нахилених пластикових платформ, які використовують у тепліших кліматах, ця конструкція кріпить гнучкі сонячні панелі безпосередньо до товстих водонепроникних листів піни.

Такий підхід зменшує вплив вітру. Для захисту від льоду під водою встановили систему повітряних бульбашок. Береговий насос подає бульбашки з дна ставка. Вони переносять теплішу глибинну воду до поверхні й допомагають зберігати зону навколо панелей вільною від льоду.

Під час тестів у дні, коли решта ставка була замерзлою, вода безпосередньо навколо сонячного масиву залишалася повністю чистою.

Система повітряних бульбашок майже не забирала енергію у самих панелей. За рік безперервного моніторингу вона споживала лише 0,02% від загального обсягу електроенергії, який виробила установка. Навіть у найсильніші зимові шторми система зменшувала виробіток лише на 14,5%.

Регресійна модель, розроблена в межах дослідження, показала, що система на пінній основі виробила 7,7 МВт-год на рік. Це до 2,7% більше енергії, ніж інші фотоелектричні моделі.

Плавуча конструкція виконувала ще одну функцію. Розташована на поверхні води, вона працювала як фізичний бар'єр, блокувала пряме сонячне світло та зменшувала вплив вітру, який зазвичай сприяє випаровуванню.

Дослідники розрахували, що зв'язок між сонячним покриттям і збереженням води є лінійним. Це означає, що кожен додатковий квадратний метр панелей дає прогнозоване зменшення втрат води.

У дослідженні зазначено, що FPV-покриття лінійно зменшувало випаровування зі ставка й могло допомагати збереженню води для сільського господарства.

Якщо збільшити систему так, щоб вона покривала половину ставка в Онтаріо, вона могла б зберігати приблизно 927 кубометрів води на рік. Для місцевих громад і фермерів це означало б збереження сотень тисяч галонів води у резервуарі для підтримки сільськогосподарського зрошення тоді, коли вона найбільше потрібна.

Після перевірки концепції у малому масштабі дослідники хочуть випробувати свою конструкцію за межами ставка.

Раніше Новини.LIVE писали, що сонячні електростанції часто критикують через потребу у великих площах землі. Однак дослідження на двох фермах у Міннесоті показало, що за правильного облаштування територія під панелями може стати середовищем для комах-запилювачів.

Також Новини.LIVE розповідали, що у Німеччині зростає популярність сонячних колекторів, які використовують енергію сонця не для виробництва електрики, а для отримання тепла. Їхня ефективність може сягати 80-90%, тоді як звичайні фотоелектричні панелі перетворюють на електроенергію приблизно близько 20% сонячної енергії.