Плавающие солнечные батареи. Какая особенность солнечной энергетики на воде?

Плавающие солнечные батареи фото
Плавающие солнечные батареи. Какая особенность солнечной энергетики на воде?

Огромная популярность СЭС и стремление к увеличению темпов их строительства нередко наталкивается на сложности в поиске подходящих участков. Наибольшие трудности в данном вопросе уже со второй половины 2000-х годов испытывали страны с дефицитом свободных площадей, и ими же была найдена удачная альтернатива – плавающие солнечные батареи. Для их размещения стали использовать водные площади старых затопленных шахт, коллекторы для очистки сточных вод, а в частном секторе – небольшие озера и пруды. На сегодняшний день станции на воде дают около 10% мировой генерации гелиоэнергии в континентальных государствах, и до 50% — в островных.

СЭС данного типа (английская аббревиатура – FPV) представляют собой группы фотоэлектрических панелей, жестко закрепленные на специальных плавучих конструкциях. Абсолютное их большинство расположено на поверхности:

  • искусственных и естественных прудов;
  • залитых водой неиспользуемых карьеров и шахт;
  • прочих водоемов, включая озера, волнение на которых не превышает 1,5 – 2 балла (высота волн не более 1 метра).

Существуют проекты размещения и на море, но пока количество подобных станций невелико.

Первый патент на надводную СЭС был выдан в 2008 году в Японии. В этой же стране, с очень высокими ценами на землю, эксплуатируется и наибольшее число плавучих электростанций, причем свыше половины общей генерации плавающих солнечных батарей приходится на частный сектор. Ударными темпами возводит подобные станции Китай, а к 2025 году ожидается существенный прирост – более чем в 8 раз – в США.

Преимущества плавучих солнечных электростанций

Расположение панелей над водой, в сравнении с классическими вариантами установки на земле или кровлях, предоставляет ряд преимуществ.

  1. Экономия площади. Достоинство, наиболее важное для стран с высокими ценами на землю. Отсутствие необходимости покупки участка и выполнения работ по его подготовке (удалению растительности, выравнивание площадки и т.д.) компенсирует более высокие затраты на монтаж надводных плавающих конструкций. Кроме того, большинство таких водоемов уже выполняют определенную функцию, являясь накопителями-водохранилищами местных ГЭС, очистными коллекторами и пр. При размещении над рыбниками панели позволяют уменьшить температурные перепады
  2. Увеличенная производительность. Одной из особенностей функционирования плавающих солнечных батарей любого типа является их нагрев в процессе работы. Повышение температуры выше определенного предела ведет к падению производительности и уменьшению срока службы оборудования. Вода играет роль естественного охладителя, и чем выше поднимается температура рабочей зоны, тем больше тепла отбирает водная гладь согласно второму закону термодинамики. Это автоматически увеличивает генерацию и предохраняет полупроводниковые ячейки от ускоренной деградации.
  3. Улучшение экологической обстановки. Работа надводных солнечных батарей оказывает положительное воздействие на окружающую среду. Во-первых, плавучие СЭС замедляют быстрое испарение влаги, что особенно важно в засушливых регионах – континентальном Китае, пустынях южной части США, Саудовской Аравии, ОАЭ и т.д. Во-вторых, при размещении на водоемах с пресной водой, плавающие панели способствуют замедлению роста бактерий, водорослей и заболачивания. В-третьих, снабжение региона экологически чистой энергией снижает выбросы в атмосферу канцерогенных веществ, которые произвели бы классические электростанции, работающие на традиционном ископаемом топливе.
  4. Снижение радиационного фона и опасности аварий на АЭС. В случае замещения солнечной генерацией атомной энергии исчезает опасность непредсказуемых катастроф, подобных авариям в Чернобыле или на Фукусиме. Кроме того, на 10-15% снижается и радиационный фон, всегда частично повышенный вблизи крупных АЭС.

Важно! Благодаря естественному охлаждению, производительность надводных панелей почти равна показателям наземных вариантов, снабженных дорогими поворотными системами с двумя осями позиционирования – по горизонтали и вертикали.

Недостатки плавающих солнечных батарей

Станциям водного типа присущи два основных недостатка.

  1. Повышенная стоимость монтажа и обслуживания. В силу конструктивных особенностей, установка и профилактика панелей на воде требует применения специального оборудования и наличия специфических профильных знаний персонала. Однако этот недостаток полностью окупается функциональными преимуществами подобных систем.
  2. Сложность в реализации небольших частных проектов. Основная доля функционирующих водных СЭС – крупные проекты, обеспечивающие энергией целые компании, небольшие города и даже регионы. Связана такая особенность с дороговизной установки и невозможностью практической окупаемости станций малой мощности (исключением из правила является Япония, где муниципальные власти компенсируют частникам до половины затрат на строительство).

Популярные места для гелиостанций на воде

Более 90% проектов, использующих плавающие на воде солнечные батареи, реализовано в Китае, Японии и США, причем по общему объему генерации Поднебесная перехватила первенство у Страны восходящего солнца лишь в 2017 году. Крупнейшие надводные станции также находятся в Китае, хотя по количеству японцы пока вне конкуренции.

Основными местами размещения СЭС на воде мощностью от 1 МВт и более являются:

  • в КНР – затопленные и уже не эксплуатирующиеся шахты и карьеры по добыче полезных ископаемых;
  • в США – водохранилища, очистные коллекторы и озера;
  • в Японии – средние по размерам водоемы, в том числе искусственные.

На сегодняшний день крупнейшим реализованным проектом является СЭС в Китае мощностью 40 МВт, следом идет тайваньская станция в 28 МВт, третье место у японской водной установки мощностью 13,7 МВт.

Будущее плавающих СЭС

Как следует из недавнего исследования Grand View Research, стоимость установленных плавающих солнечных СЭС по годам составила:

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

Ожидается, что к 2025 году рынок таких станций – даже с учетом постоянного удешевления оборудования – превысит $ 3 млрд.

Перспективным при размещении на воде является использование облегченных тонкопленочных батарей вместо стандартных кремниевых модулей. При одинаковой площади покрытия гибридные полужесткие пленки на базе редкоземельного теллурида кадмия от американской компании First Solar обеспечивают вчетверо меньшую нагрузку на плавающий крепеж. Это позволяет существенно снизить затраты на монтаж и одновременно получить на 20% большую производительность.

Официальным дилером данных гибридов в Украине выступает фирма Green Tech Trade. Ознакомиться с ассортиментом оборудования и бесплатно рассчитать СЭС можно на сайте компании.