Плаваючі сонячні батареї. Яка особливість сонячної енергетики на воді?

Плавучі сонячні батареї фото
Плаваючі сонячні батареї. Яка особливість сонячної енергетики на воді?

Величезна популярність СЕС і збільшення темпів їх будівництва нерідко наштовхується на складнощі в пошуку відповідних ділянок. Найбільші труднощі в даному питанні вже з другої половини 2000-х років виникли у країн з дефіцитом вільних площ. Проте ними ж була знайдена і вдала альтернатива – плаваючі сонячні батареї. Для їх розміщення стали використовувати водні площі старих затоплених шахт, колектори для очищення стічних вод, а в приватному секторі – невеликі озера і ставки. На сьогодні станції на воді дають близько 10% світової генерації геліоенергіі в континентальних державах, і до 50% – в острівних.

Що таке плавучі сонячні електростанції?

СЕС даного типу (англійська абревіатура – FPV) представляють собою групи фотоелектричних панелей, жорстко закріплені на спеціальних плавучих конструкціях. Абсолютна їх більшість розташована на поверхні:

  • штучних і природних ставків;
  • залитих водою невикористовуваних кар’єрів і шахт;
  • інших водойм, включаючи озера, хвилювання на яких не перевищує 1,5 – 2 бали (висота хвиль не більше 1 метра).

Існують проекти розміщення і на морі, але поки кількість подібних станцій невелика.

Перший патент на надводну СЕС був виданий у 2008 році в Японії. У цій же країні, з дуже високими цінами на землю, експлуатується і найбільше число плавучих електростанцій, причому більше половини загальної генерації плаваючих сонячних батарей доводиться на приватний сектор. Ударними темпами будує подібні станції Китай, а до 2025 року очікується істотний приріст – більше ніж у 8 разів – в США.

Переваги плавучих сонячних електростанцій

Розташування панелей над водою, в порівнянні з класичними варіантами установки на землі або покрівлях, надає ряд переваг.

  1. Економія площі. Перевага, найбільш важлива для країн з високими цінами на землю. Відсутність потреби в придбанні ділянки і виконання робіт по її підготовці (видалення рослинності, вирівнювання майданчика і т.д.) компенсує більш високі витрати на монтаж надводних плаваючих конструкцій. Крім того, більшість таких водойм вже виконують певну функцію – як накопичувальні водосховища місцевих ГЕС, очисні колектори та ін. Розміщення панелей над рибниками дозволяє зменшити температурні перепади.
  2. Збільшена продуктивність. Однією з особливостей функціонування плаваючих сонячних батарей будь-якого типу є їх нагрівання в процесі роботи. Підвищення температури вище певної межі веде до падіння продуктивності та зменшення терміну служби обладнання. Вода грає роль природного охолоджувача, і чим вище піднімається температура робочої зони, тим більше тепла відбирає водна поверхня згідно з другим законом термодинаміки. Це автоматично збільшує генерацію та оберігає напівпровідникові осередки від прискореної деградації.
  3. Поліпшення екологічної обстановки. Робота надводних сонячних батарей позитивно впливає на навколишнє середовище. По-перше, плавучі СЕС уповільнюють швидке випаровування вологи, що особливо важливо в посушливих регіонах – континентальному Китаї, пустелях південної частини США, Саудівської Аравії, ОАЕ і т.д. По-друге, при розміщенні на водоймах з прісною водою, плаваючі панелі сприяють уповільненню розмноження бактерій, водоростей і заболочування. По-третє, постачання регіону екологічно чистою енергією знижує викиди в атмосферу канцерогенних речовин від класичних електростанцій, що працюють на традиційному викопному паливі.
  4. Зниження радіаційного фону і небезпеки аварій на АЕС. У разі заміщення сонячною генерацією атомної енергії зникає небезпека непередбачуваних катастроф, подібних аварій в Чорнобилі або на Фукусімі. Крім того, на 10-15% знижується і радіаційний фон, що завжди частково підвищений поблизу великих АЕС.

Важливо! Завдяки природному охолодженню, продуктивність надводних панелей майже дорівнює показникам наземних варіантів, забезпечених дорогими поворотними системами з двома осями позиціонування – по горизонталі та вертикалі.

Недоліки плаваючих сонячних батарей

Станціям водного типу притаманні два основних недоліки.

  1. Підвищена вартість монтажу та обслуговування. В силу конструктивних особливостей, установка і профілактика панелей на воді вимагає застосування спеціального устаткування і наявності специфічних профільних знань персоналу. Однак цей недолік повністю окупається функціональними перевагами подібних систем.
  2. Складність в реалізації невеликих приватних проектів. Основна частка активних водних СЕС – великі проекти, що забезпечують енергією цілі компанії, невеликі міста і навіть регіони. Пов’язана така особливість з дорожнечею установки та нереальністю практичної окупності станцій малої потужності (винятком з правила є Японія, де муніципальна влада компенсує приватникам до половини витрат на будівництво).

Популярні місця для геліостанцій на воді

Більше 90% проектів, що використовують плаваючі на воді сонячні батареї, реалізовано в Китаї, Японії та США, причому за загальним обсягом генерації Піднебесна перехопила першість у Країни висхідного сонця лише у 2017 році. Найбільші надводні станції також знаходяться в Китаї, хоча за їх кількістю японці поки поза конкуренцією.

Основними місцями розміщення СЕС на воді потужністю від 1 МВт і більше є:

  • в КНР – затоплені шахти і кар’єри з видобутку корисних копалин;
  • в США – водосховища, очисні колектори і озера;
  • в Японії – середні за розмірами водойми, в тому числі штучні.

На сьогоднішній день найбільшим реалізованим проектом є СЕС в Китаї потужністю 40 МВт, слідом йде тайванська станція у 28 МВт, третє місце у японської водної установки потужністю 13,7 МВт.

Майбутнє плаваючих СЕС

Як випливає з недавнього дослідження Grand View Research, вартість встановлених плаваючих сонячних СЕС по роках склала:

  • 2015 – $ 14 млн .;
  • 2016 – $ 21 млн .;
  • 2017 – $ 39 млн .;
  • 2018 – $ 90 млн .;
  • 2019 – $ 200 млн. (прогноз).

Очікується, що до 2025 року ринок таких станцій – навіть з урахуванням постійного здешевлення обладнання – перевищить $ 3 млрд.

Перспективним при розміщенні на воді є використання полегшених тонкоплівкових батарей замість стандартних кремнієвих модулів. При однаковій площі покриття гібридні напівтверді плівки на базі редкоземельного телуриду кадмію від американської компанії First Solar забезпечують вчетверо менше навантаження на кріплення. Це дозволяє істотно знизити витрати на монтаж і одночасно отримати на 20% більшу продуктивність.

Офіційним дилером даних гібридів в Україні виступає фірма Green Tech Trade. На сайті компанії можна ознайомитися з асортиментом продукції та замовити безкоштовний розрахунок вартості СЕС.