stringtranslate.com

Плавающая солнечная батарея

Плавающая фотоэлектрическая установка на оросительном пруду

Плавающие солнечные батареи или плавающие фотоэлектрические батареи (FPV), иногда называемые плавающими батареями , представляют собой солнечные панели , установленные на конструкции, которая плавает на водоеме, обычно в водоеме или озере, таком как резервуары с питьевой водой, карьерные озера, оросительные каналы или очистные и хвостохранилища. . Все большее число таких систем существует в Китае , Франции , Индонезии , Индии , Японии , Южной Корее , Великобритании , Сингапуре , Таиланде и США . [1] [2] [3] [4] [5] Плавающая солнечная энергия — это тип « морской солнечной » энергии, которая также включает фундаменты с фиксированным дном. [6] [7]

Эти системы могут иметь преимущества перед фотоэлектрическими (PV) на суше. Водные поверхности могут быть дешевле, чем стоимость земли, и существует меньше правил и положений для сооружений, построенных на водоемах, не используемых для отдыха. Анализ жизненного цикла показывает, что FPV на основе пенопласта [8] имеют одни из самых низких сроков окупаемости энергии (1,3 года) и самое низкое соотношение выбросов парниковых газов к энергии (11 кг CO 2 экв/МВтч) среди солнечных фотоэлектрических технологий на основе кристаллического кремния. [9]

Плавающие массивы могут обеспечить более высокую эффективность, чем фотоэлектрические панели на суше, поскольку вода охлаждает панели. Панели могут иметь специальное покрытие для предотвращения ржавчины и коррозии. [10]

Рынок этой технологии возобновляемой энергетики быстро рос с 2016 года. Первые 20 электростанций мощностью в несколько десятков кВт-пик были построены в период с 2007 по 2013 год. [11] Установленная мощность выросла с 3 ГВт в 2020 году до 13 ГВт в 2022 году . 12] превысит прогноз в 10 ГВт к 2025 году. [13] По оценкам Всемирного банка, существует 6600 крупных водоемов, пригодных для использования плавучих солнечных батарей, с технической мощностью более 4000 ГВт, если 10% их поверхностей будут покрыты солнечными панелями. [12]

Затраты на плавучую систему примерно на 10-20% выше, чем на наземные системы. [14] [15] По мнению исследователя Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL), это увеличение связано в первую очередь с необходимостью в системах крепления для закрепления панелей на воде, что приводит к тому, что плавучие солнечные установки становятся примерно на 25% дороже. чем те, что на суше. [16]

История

Производство энергии из плавучих солнечных фотоэлектрических источников резко возросло во второй половине 2010-х годов и, по прогнозам, будет расти в геометрической прогрессии в начале 2020-х годов. [17]

Граждане США, Дании, Франции, Италии и Японии были первыми, кто зарегистрировал патенты на плавучие солнечные батареи. В Италии первый зарегистрированный патент на фотоэлектрические модули на воде датируется февралем 2008 года. [18]

Первая плавучая солнечная установка была построена в 2007 году в Айти, Япония, Национальным институтом передовых промышленных наук и технологий . [11] [19]

В мае 2008 года винодельня Far Niente в Оквилле, Калифорния, установила 994 солнечных фотоэлектрических модуля общей мощностью 175 кВт на 130 понтонов и спустила их на оросительный пруд винодельни. [11] [20] В течение следующих семи лет было построено несколько небольших плавучих фотоэлектрических ферм. Первая электростанция мощностью в мегаватт была введена в эксплуатацию в июле 2013 года в Окегаве , Япония .

В 2016 году Kyocera построила крупнейшую на тот момент в мире ферму мощностью 13,4 МВт на водохранилище над плотиной Ямакура в префектуре Тиба [21] с использованием 50 000 солнечных панелей. [22] [23] Завод Хуайнань , открытый в мае 2017 года в Китае, занимает площадь более800 000  м 2 на бывшем карьерном озере, способном добывать до40 МВт . [24]

Также строятся устойчивые к соленой воде плавучие фермы для использования в океане. [25]

Плавающие солнечные панели становятся все популярнее, особенно в странах, где занятость земель и законодательство о воздействии на окружающую среду препятствуют развитию возможностей производства возобновляемой энергии.

Глобальная установленная мощность превысила 1 ГВт в 2018 году и достигла 13 ГВт в 2022 году, в основном в Азии. [12] Один разработчик проекта, Baywa re, сообщил о запланированных проектах мощностью еще 28 ГВт. [12]

Преимущества

Причин такого развития несколько:

Недостатки

Плавающая солнечная батарея представляет собой несколько проблем для проектировщиков: [44] [45] [46] [47]

Крупнейшие плавучие солнечные установки

Подводная солнечная батарея

Помимо обычных FPV, существует также ряд исследований, в которых рассматривались подводные системы FPV, называемые погружными фотоэлектрическими модулями. [75] Из-за потерь от солнечного потока, поглощаемого водой, подводные фотоэлектрические системы, как правило, поощряются для приложений с низким энергопотреблением, таких как зондирование. [76] Пределы эффективности обычных солнечных элементов из кристаллического кремния указывают на то, что фотоэлектрические материалы с более высокой запрещенной зоной будут более подходящими для погружных фотоэлектрических элементов. [77] Хотя интенсивность света под водой уменьшается с увеличением глубины, скорость снижения выходной мощности как для сенсибилизированных красителем солнечных элементов (DSSC), так и для тонкопленочных солнечных элементов на основе аморфного кремния превосходит обычные традиционные монокристаллические и поликристаллические кремниевые фотоэлектрические батареи. более чем на 20–25%. [78] Приложения включают в себя: [76]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Kyocera, партнеры объявляют о строительстве крупнейшей в мире плавучей солнечной электростанции в префектуре Хёго, Япония» . SolarServer.com. 4 сентября 2014 г. Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 г. Проверено 11 июня 2016 г.
  2. ^ «Не хватает драгоценной земли? Плавающие солнечные фотоэлектрические системы могут быть решением» . EnergyWorld.com. 7 ноября 2013 года. Архивировано из оригинала 26 декабря 2014 года . Проверено 11 июня 2016 г.
  3. ^ «Vikram Solar вводит в эксплуатацию первую плавучую фотоэлектрическую электростанцию ​​в Индии» . SolarServer.com. 13 января 2015 г. Архивировано из оригинала 2 марта 2015 г.
  4. ^ "Плавучая солнечная электростанция подсолнечника в Корее" . ЧистаяТехника. 21 декабря 2014 года. Архивировано из оригинала 15 мая 2016 года . Проверено 11 июня 2016 г.
  5. ^ «Из-за нехватки земли Сингапур выбирает плавучие солнечные энергетические системы» . ЧистаяТехника. 5 мая 2014 года. Архивировано из оригинала 14 марта 2016 года . Проверено 11 июня 2016 г.
  6. ^ «Китай ограничивает морские проекты солнечной фотоэлектрической энергии определенными морскими районами» . ПВ Тех . ISSN  0362-4331.
  7. ^ «Откройте для себя морскую солнечную энергию», RWE , ISSN  0362-4331 , получено 8 мая 2024 г.
  8. ^ аб Мэйвилл, Пирс; Патил, Неха Виджай; Пирс, Джошуа М. (01 декабря 2020 г.). «Распределенное производство гибких плавающих фотоэлектрических модулей послепродажного обслуживания». Устойчивые энергетические технологии и оценки . 42 : 100830. doi : 10.1016/j.seta.2020.100830. ISSN  2213-1388. S2CID  225132653.
  9. ^ Хайибо, Коами Сулеман; Мэйвилл, Пирс; Пирс, Джошуа М. (01 марта 2022 г.). «Самая зеленая солнечная энергия? Оценка жизненного цикла гибких поплавков на основе пенопласта». Устойчивая энергетика и топливо . 6 (5): 1398–1413. дои : 10.1039/D1SE01823J. ISSN  2398-4902. S2CID  246498822.
  10. ^ Гуд, Эрика (20 мая 2016 г.). «Новые солнечные электростанции производят плавучую зеленую энергию». Нью-Йорк Таймс . ISSN  0362-4331 . Проверено 25 января 2023 г.
  11. ^ abc Трапани, Ким; Редон Сантафе, Мигель (2015). «Обзор плавучих фотоэлектрических установок: 2007-2013 гг.». Прогресс в фотоэлектрической энергетике: исследования и приложения . 23 (4): 524–532. дои : 10.1002/pip.2466. hdl : 10251/80704 . S2CID  98460653.
  12. ^ abcde «Плавающие солнечные панели превращают старые промышленные объекты в золотые прииски экологически чистой энергии». Bloomberg.com . 03.08.2023 . Проверено 03 августа 2023 г.
  13. ^ Хопсон (58da34776a4bb), Кристофер (15 октября 2020 г.). «Плавающая солнечная энергия выйдет на мировой рынок с увеличением мощности на 10 ГВт к 2025 году: Fitch | Recharge». Пополнить | Последние новости возобновляемой энергетики . Проверено 18 октября 2021 г.{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  14. ^ Мартин, Хосе Рохо (27 октября 2019 г.). «BayWa re усиливает европейский импульс плавучей солнечной энергии, завершив двойной проект». ПВ Тех . Архивировано из оригинала 11 ноября 2019 г. Проверено 11 ноября 2019 г.
  15. ^ abc «Плавающие солнечные батареи, давно популярные в Азии, завоевали популярность в США». АП НОВОСТИ . 10 мая 2023 г. Проверено 11 мая 2023 г.
  16. ^ «Как плавучие солнечные панели используются для питания электрических сетей» . Bloomberg.com . 07.03.2023 . Проверено 21 апреля 2024 г.
  17. ^ Каццанига, Раньеро; Роза-Клот, Марко (1 мая 2021 г.). «Бум плавучих фотоэлектрических систем». Солнечная энергия . 219 : 3–10. Бибкод : 2021SoEn..219....3C. doi :10.1016/j.solener.2020.09.057. S2CID  225126249.
  18. ^ М. Роза-Клот и П. Роза-Клот (2008). «Опора и метод повышения эффективности солнечных элементов путем погружения». Патент Италии PI2008A000088 .
  19. ^ «Внутри крупнейшего в мире проекта плавучей солнечной электростанции на плотине - журнал Future Power Technology | Выпуск 131 | Февраль 2021 г.» . power.nridigital.com . 22 февраля 2021 г. Проверено 14 марта 2023 г.
  20. ^ «Винодельня переходит на солнечную энергию с помощью флоатовольтаики» . СФГейт. 29 мая 2008 г. Архивировано из оригинала 7 мая 2013 г. . Проверено 31 мая 2013 г.
  21. ^ "Плотина Ямакура в префектуре Тиба" . Фонд Японской плотины. Архивировано из оригинала 2 февраля 2015 года . Проверено 1 февраля 2015 г.
  22. Kyocera и Century Tokyo Leasing разработают плавучую солнечную электростанцию ​​мощностью 13,4 МВт на водохранилище в префектуре Тиба, Япония. Архивировано 25 июня 2016 г. в Wayback Machine , Kyocera, 22 декабря 2014 г.
  23. Новые солнечные электростанции генерируют плавучую зеленую энергию. Архивировано 28 декабря 2016 г. в Wayback Machine NYT, 20 мая 2016 г.
  24. ^ «В Китае введена в эксплуатацию крупнейшая в мире плавучая солнечная электростанция» . mashable.france24.com . 26 мая 2017 г. . Проверено 10 июня 2017 г.
  25. Солнечные панели, плавающие на воде, могут обеспечить энергией дома в Японии. Архивировано 11 июня 2016 г. в Wayback Machine , National Geographic , Брайан Луфкин, 16 января 2015 г.
  26. ^ Р. Каззанига, М. Роза-Клот, П. Роза-Клот и ГМ Тина (2018). «Географический и технический плавучий фотоэлектрический потенциал». Теплоэнергетическая наука .{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  27. ^ «Плавающий фотоэлектрический модуль; оценка качества воды и снижение испарения в полузасушливых регионах».
  28. ^ «Плавающие солнечные панели работают лучше?».
  29. ^ Табоада, Мэн; Касерес, Л.; Грабер, Т.А.; Гальегильос, HR; Кабеса, ЛФ; Рохас, Р. (2017). «Солнечная система нагрева воды и фотоэлектрическая плавающая крышка для уменьшения испарения: результаты экспериментов и моделирование». Возобновляемая энергия . 105 : 601–615. doi :10.1016/j.renene.2016.12.094. hdl : 10459.1/59048 . ISSN  0960-1481.
  30. ^ Хасан, ММ и Пейрсон В.Л. (2016). «Снижение испарения с помощью плавучих модульных устройств». Наука о Земле и окружающей среде . 35 .
  31. ^ Хайибо, Коами Сулеман; Пирс, Джошуа М. (01 апреля 2022 г.). «Флатовольтаика на основе пены: потенциальное решение проблемы исчезновения конечных природных озер». Возобновляемая энергия . 188 : 859–872. doi :10.1016/j.renene.2022.02.085. ISSN  0960-1481. S2CID  247115738.
  32. ^ abc Хайибо, Коами Сулеман; Мэйвилл, Пирс; Кейли, Равнит Каур; Пирс, Джошуа М. (январь 2020 г.). «Потенциал водосбережения самостоятельных гибких поплавковых элементов поверхностного монтажа на основе пенопласта». Энергии . 13 (23): 6285. дои : 10.3390/en13236285 . ISSN  1996-1073.
  33. ^ Цой, Ю.-К. и Н.-Х. Ли (2013). «Эмпирическое исследование эффективности плавучих фотоэлектрических систем по сравнению с наземными фотоэлектрическими системами». Материалы конференции CES-CUBE .
  34. ^ «Плавающая солнечная батарея на гидроэлектростанциях, Часть 1: Управление испарением - это бонус» . ЧистаяТехника . 27 декабря 2019 г.
  35. ^ «Плавающая солнечная энергия на гидроэлектростанции, часть 2: более высокая эффективность, но более сложная инженерия» . ЧистаяТехника . 27 декабря 2019 г.
  36. ^ Чой, Ю.К. (2014). «Исследование анализа выработки электроэнергии на плавучей фотоэлектрической системе с учетом воздействия на окружающую среду». Межд. Дж. Софтв. англ. Приложение . 8 : 75–84.
  37. ^ Р. Каззанига, М. Чику, М. Роза-Клот, П. Роза-Клот, ГМ Тина и К. Вентура (2018). «Плавучие фотоэлектрические установки: анализ эффективности и проектные решения». Обзоры возобновляемых источников энергии и устойчивого развития . 81 : 1730–1741. дои : 10.1016/j.rser.2017.05.269.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  38. ^ Пуран, Хамид М.; Падилья Кампос Лопес, Мариана; Ногейра, Тайнань; Алвес Кастелу Бранку, Давид; Шэн, Юн (18 ноября 2022 г.). «Экологическое и техническое воздействие плавучих фотоэлектрических установок как новой технологии чистой энергии». iScience . 25 (11): 105253. Бибкод : 2022iSci...25j5253P. дои : 10.1016/j.isci.2022.105253 . ISSN  2589-0042. ПМЦ 9587316 . ПМИД  36281449. 
  39. ^ Трапани, К. и Миллар, Б. (2016). «Плавающие фотоэлектрические батареи для энергетики горнодобывающей промышленности: пример озера Макфолдс (огненное кольцо)». Устойчивая энергетика . 35 (3): 898–905. Бибкод : 2016EPSE...35..898T. дои : 10.1002/эп.12275.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  40. ^ Сон, Джинён; Чхве, Ёсун (10 февраля 2016 г.). «Анализ потенциала использования плавучих фотоэлектрических систем на карьерных озерах: практический пример открытого известнякового рудника Ссангёнг в Корее». Энергии . 9 (2): 102. дои : 10.3390/en9020102 .
  41. ^ Группа Всемирного банка , ESMAP и SERIS. 2018. Там, где солнце встречается с водой: отчет о рынке плавучих солнечных батарей – Краткое содержание. Вашингтон, округ Колумбия: Всемирный банк .
  42. ^ Рауф, Хузайфа; Галл, Мухаммад Шузуб; Аршад, Навид (01 февраля 2019 г.). «Интеграция плавучих солнечных фотоэлектрических станций с гидроэлектростанцией: анализ водохранилища Гази Барота в Пакистане». Энергетическая процедура . Инновационные решения для энергетического перехода. 158 : 816–821. Бибкод : 2019EnPro.158..816R. дои : 10.1016/j.egypro.2019.01.214 . ISSN  1876-6102. S2CID  115606663.
  43. ^ Каццанига, Раньеро; Роза-Клот, Марко; Роза-Клот, Паоло (15 июня 2019 г.). «Интеграция плавучих фотоэлектрических станций с гидроэлектростанциями». Гелион . 5 (6): e01918. Бибкод : 2019Heliy...501918C. дои : 10.1016/j.heliyon.2019.e01918 . ПМК 6595280 . ПМИД  31294100. 
  44. ^ Плавающие солнечные (PV) системы: почему они набирают популярность. Дрикус Де Рой, 5 августа 2015 г.
  45. ^ Там, где солнце встречается с водой, ОТЧЕТ О РЫНКЕ ПЛАВАЮЩЕЙ СОЛНЕЧНОЙ СОЛНЕЧНОЙ СОЛНЕЧНОЙ СОЛНЕЧНОЙ СОЛНЕЧНОЙ РЫНКА. Всемирный банк, 2019.
  46. ^ [1] Плавающая солнечная батарея — это больше, чем просто панели на платформе — это симбионт гидроэлектростанции | Арс Техника
  47. ^ [2]. Yahoo News, 13 апреля 2024 г.
  48. ^ «Шторм повредил крупнейшую в мире плавучую солнечную электростанцию ​​в Мадхья-Прадеше» . Таймс оф Индия . 15 апреля 2024 г.
  49. ^ «50 лучших действующих плавучих солнечных проектов». СоларПлаза . Проверено 7 июня 2023 г.
  50. ^ Обратите внимание, что номинальная мощность может быть переменным или постоянным током , в зависимости от установки. См. Загадку AC-DC: последние глупости в рейтингах фотоэлектрических электростанций сосредоточены на несоответствии отчетов (обновление). Архивировано 19 января 2011 г. на Wayback Machine.
  51. ^ Гаранович, Амир (20 декабря 2021 г.). «Китай подключает к энергосистеме объединенный проект плавучей солнечной энергии и аквакультуры мощностью 550 МВт». Оффшорная энергетика . Проверено 16 августа 2023 г.
  52. ^ «Чанбин, ТАЙВАНЬ». Сиэль и Земля . Проверено 11 мая 2023 г.
  53. ^ «Гекса, Сиэль и Терре завершают расширение Тайваня» . 20 февраля 2024 г.
  54. Ли, Эндрю (5 января 2022 г.). «Плавный оператор»: крупнейшая в мире плавучая солнечная электростанция связана с ветром и хранилищем энергии». Пополнить | Последние новости возобновляемой энергетики . Архивировано из оригинала 11 марта 2022 года.
  55. ^ abcd «5 крупнейших плавучих солнечных электростанций в мире в 2022 году» . YSG Солнечная . 20 января 2022 г.
  56. ^ «Джокови открывает крупнейшую плавучую солнечную ферму в Юго-Восточной Азии» . Джакарта Пост . Проверено 9 ноября 2023 г.
  57. ^ abcde «Плавающая фотоэлектрическая система — коммерческие солнечные фотоэлектрические установки». ru.sungrowpower.com . Проверено 14 марта 2023 г.
  58. ^ "Аньхой CECEP, КИТАЙ" . Сиэль и Земля . Проверено 16 февраля 2023 г.
  59. ^ Мартин, Хосе Рохо (6 июня 2019 г.). «Сингапурская компания водоснабжения добивается создания плавучих фотоэлектрических станций мощностью более 50 МВт» . ПВ Тех .
  60. ^ «Сингапур запускает крупномасштабную плавучую солнечную электростанцию ​​в водохранилище Тенге» . www.datacenterdynamics.com . 27 июля 2021 года. Архивировано из оригинала 6 августа 2021 года.
  61. ^ Гаранович, Амир (08 мая 2023 г.). «В Таиланде запущена в эксплуатацию плавучая солнечная ферма мощностью в несколько мегаватт» . Оффшорная энергетика . Проверено 11 мая 2023 г.
  62. ^ «Плавучая солнечная электростанция Да Ми успешно подключена к сети» . ru.evn.com.vn. ​Проверено 7 июня 2023 г.
  63. ^ «Таиланд включает плавучую солнечную электростанцию ​​мощностью 45 МВт, планирует построить еще 15» . ОбновитьЭкономику . 11 ноября 2021 г.
  64. ^ «Огромная плавучая солнечная ферма Таиланда закладывает основу для будущего без выбросов» . ЗМЭ Наука . 10 марта 2022 г.
  65. ^ «Гигантские плавающие солнечные цветы вселяют надежду в Корею, зависимую от угля» . Bloomberg.com . 28 февраля 2022 г. Проверено 14 марта 2023 г.
  66. ^ "Аньхой GCL, КИТАЙ" . Сиэль и Земля . Проверено 16 февраля 2023 г.
  67. ^ Ларг, Памела (13 сентября 2023 г.). «Израильская компания Teralight открывает проект плавучей солнечной батареи мощностью 31 МВт» . Энергетический Интернационал . Проверено 18 сентября 2023 г.
  68. ^ «Гидроплавучий солнечный гибрид на плотине Убол Ратана начинает коммерческую эксплуатацию, приближая Таиланд к углеродной нейтральности» . EGAT — Управление по производству электроэнергии Таиланда . 06.03.2024. Архивировано из оригинала 23 марта 2024 г. Проверено 23 марта 2024 г.
  69. ^ "NTPC Каямкулам, Индия" . Сиэль и Земля . Проверено 16 февраля 2023 г.
  70. ^ Гаранович, Амир (21 февраля 2023 г.). «BayWa re строит крупнейшую плавучую солнечную электростанцию ​​в Центральной Европе». Оффшорная энергетика . Проверено 22 февраля 2023 г.
  71. ^ Дасгупта, Тина (6 июля 2023 г.). «Группа EDF представляет первую плавучую солнечную электростанцию ​​в Лазере, Верхние Альпы». Солнечный квартал . Проверено 7 июля 2023 г.
  72. ^ "Проплавающий". www.profloating.nl . Проверено 22 августа 2023 г.
  73. ^ «16 510 - Число дня». Новости Нью-Джерси .
  74. ^ «Каноэ-Брук, США». Сиэль и Земля . Проверено 16 февраля 2023 г.
  75. ^ Роза-Клот, Марко; Тина, Джузеппе Марко (01 января 2018 г.), Роза-Клот, Марко; Тина, Джузеппе Марко (ред.), «Глава 4 — Погружные фотоэлектрические системы», Погружные и плавающие фотоэлектрические системы , Academic Press, стр. 65–87, doi : 10.1016/b978-0-12-812149-8.00004-1, ISBN 978-0-12-812149-8, получено 1 марта 2023 г.
  76. ^ аб Аджита, А.; Кумар, Наллапанени Манодж; Цзян, XX; Редди, Гудуру Рамакришна; Джаякумар, Арункумар; Правин, Кадапалла; Анил Кумар, Т. (01 декабря 2019 г.). «Подводные характеристики тонкопленочного фотоэлектрического модуля, погружаемого в мелкую и глубокую воду, а также возможные применения». Результаты по физике . 15 : 102768. Бибкод : 2019ResPh..1502768A. дои : 10.1016/j.rinp.2019.102768 . ISSN  2211-3797. S2CID  210271214.
  77. ^ Рёр, Джейсон А.; Липтон, Джейсон; Конг, Джемин; Маклин, Стивен А.; Тейлор, Андре Д. (15 апреля 2020 г.). «Пределы эффективности подводных солнечных батарей». Джоуль . 4 (4): 840–849. дои : 10.1016/j.joule.2020.02.005 . ISSN  2542-4351. S2CID  216440563.
  78. ^ Энаганти, Прасант К.; Соман, Сурадж; Деван, Сабу С.; Прадхан, Сурава Чандра; Шривастава, Алок Кумар; Пирс, Джошуа М.; Гоэл, Санкет (2022). «Сенсибилизированные красителями солнечные элементы как многообещающие кандидаты для подводных фотоэлектрических применений». Прогресс в фотоэлектрической энергетике: исследования и приложения . 30 (6): 632–639. дои : 10.1002/pip.3535. ISSN  1062-7995. S2CID  248396352.

дальнейшее чтение