Исследователи из Университета Западного Онтарио (Канада) разработали и успешно испытали плавучую фотоэлектрическую систему (FPV) на основе пенопласта, предназначенную для эксплуатации в условиях суровых зим. Установка была размещена в ливневом пруду в Онтарио и за год выработала 7,7 мегаватт-часа электроэнергии, что примерно на 2,7% больше, чем у стандартной эталонной плавучей системы.
Фото: Interesting Engineering
Солнечная энергетика давно сталкивается с «географической» проблемой: для крупных солнечных ферм требуется земля, что часто приводит к конкуренции с сельским хозяйством или вторжению в природоохранные зоны. В тёплых регионах решением стали плавучие солнечные панели (floatovoltaics) на гигантских пластиковых понтонах. Однако в условиях канадской зимы толстый подвижный лёд разрушает такие конструкции.
Учёные нашли выход, используя простое сочетание материалов: строительный пенопласт и систему подводных пузырьков (air-bubbler). Разработанная монокристаллическая FPV-система крепится на толстые водонепроницаемые пенопластовые листы, что снижает воздействие ветра по сравнению с наклонными пластиковыми плотами, применяемыми в тёплом климате.
Для предотвращения повреждения льдом на дне пруда установлена система аэрации. Береговой насос подаёт пузырьки со дна, поднимая более тёплую глубокую воду к поверхности и не давая воде вокруг панелей замерзать – по сути, это работает как локальный обогреватель-дефростер. Наблюдения показали: в дни, когда остальная часть пруда была скована льдом, вода вокруг солнечного массива оставалась полностью чистой.
Энергозатраты на работу системы аэрации оказались минимальны: за год непрерывного мониторинга она потребляла всего 0,02% от общей выработанной энергии. Даже в пик зимних штормов потери не превышали 14,5%.
«Разработанная регрессионная модель показала, что пенопластовая FPV-система генерирует 7,7 МВт·ч в год, что на 2,7% больше энергии по сравнению с другими фотоэлектрическими моделями», – отмечается в исследовании.
Помимо выработки энергии, установка выполняет функцию сохранения водных ресурсов. Плавая вплотную к поверхности воды, пенопластовый массив блокирует прямой солнечный свет и ветер, которые обычно вызывают испарение. Расчёты показали, что зависимость между площадью покрытия панелями и сохранением воды линейна: каждый дополнительный квадратный метр панели даёт предсказуемое снижение потерь воды.
«Покрытие FPV линейно снижает испарение из пруда, способствуя сохранению воды для сельского хозяйства», – заявили авторы работы. По оценкам, если покрыть половину ливневого пруда в Онтарио такой системой, она позволит сберегать около 927 кубометров воды в год – сотни тысяч галлонов, которые могут быть использованы для орошения в засушливый период.
Доказав концепцию в малом масштабе, исследователи намерены перейти к тестированию технологии на более крупных и суровых водоёмах.
Источник: Interesting Engineering
Оцените новость 0 0 0 0 0 0 0