МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЦИФРОВИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ И
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
287
устойчивых и возобновляемых альтернативных источников. В последние годы
широко изучены источники солнечной, ветровой, гидроэнергетической,
геотермальной энергии и биомассы. Ресурсы солнечной энергии обладает самым
большим потенциалом среди всех видов возобновляемых источников энергии.
Солнце является одной из самой незаменимой источником энергии в мире.
Энергия, которая поступает от солнца на поверхность Земли за неделю,
количественно превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана.
По
данным
Международного агентства по возобновляемым источникам
энергии (IRENA) доля выработки солнечной энергии в мире в целом остается
низким и составляет около 3,6%. По установленной мощности в 2022 году
солнечная энергетика составляя почти 31% от общей установленной мощности
возобновляемых источников энергии. С установленной мощностью 1053 ГВт в
2022 году солнечная энергия является второй по величине технологией
возобновляемых источников энергии после гидроэнергетики с 1392 ГВт.
Необходимо отметить, что природные графики прихода энергии солнца,
ветра и речного стока не совпадают с графиками потребления электроэнергии, и
поэтому электростанции, основанные на использовании этих источников энергии,
не
в
состоянии
полностью
удовлетворить
требования
потребителей.
Разрабатываются идеи по применению гидроаккумулирования для трансформации
выработки электроэнергии солнечных, ветровых, гидроэлектростанций к графикам
энергопотребления системы. Одним из недостатков солнечной энергетики является
то, что для сооружения таких установок требуется
большие площади земельных
участков (поверхности), которое является проблемой в большинстве регионов.
Энергия речных потоков, солнца, ветра, приливов может быть преобразована
преимущественно в электрическую энергию, поэтому возникает проблема
приспособления
формируемых
природой
графиков
поступления
возобновляющихся источников энергии к формируемому человеческой
деятельностью графику потребления электроэнергии энергосистемой или
изолированным потребителем. Данную проблему с потребностью в земле
можно
избежать путѐм установки солнечных фотоэлектрических систем на большие
водные объекты (водохранилища, озѐра, водоѐмы), то есть использование плавучих
СФУ, которые могут снизить стоимость земли и эксплуатационные расходы на
выработку электроэнергии. Проблему аккумулирования и регулирования энергии,
вырабатываемой солнечными, ветровыми, приливными электростанциями, можно
решит, используя ГЭС с водохранилищами. Использование фотоэлектрических
модулей является наиболее эффективным и экологически чистым продуктом в
области возобновляемых источников энергии.
Таким образом, солнечные фотоэлектрические установки могут стать
альтернативой использованию солнечной энергии за счет использования доступных
водных объектов.
Плавучие солнечные фотоэлектрические установки обладают некоторыми
преимуществами по сравнению с солнечными панелями, установленных на суше, в
том числе освобождение земельных участков, снижение испарения воды из
водохранилища и роста водорослей за счет затенения поверхности воды, более
высокую эффективность выработки электроэнергии за счет благодаря
охлаждающему эффекту воды. Солнечная электростанция
эффективно работает
при низких температурах, но их эффективность заметно снижается, если панель
нагревается выше определенной температуры за счет тепла, поднимающегося от
земли.
МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЦИФРОВИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ И
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
288
По данным Всемирного банка, в 2018 г. общая установленная мощность
плавающих фотоэлектрических установок составляла 1,1 ГВт, а по прогнозам, к
2024 г. она увеличится до 2,5 ГВт. Однако плавающие СФУ дороже наземных
примерно на 18% ввиду необходимости сооружать
платформы с креплениями и
более высоких требований к обеспечению электробезопасности на воде.
Рис. 1 – Рост установленных мощностей плавающих СФУ
Мощность выдаваемая солнечными панелями может изменяется в
зависимости от изменения температуры. В среднем эффективность солнечных
панелей плавающего типа примерно на 11% выше по сравнению с наземными
солнечными панелями. В связи с этим эффективность фотоэлектрического модуля
зависит от температуры, поэтому если установить солнечные фотоэлектрические
установки на поверхности воды, то можно получить выгоду от значительно более
низкой температуры окружающей среды за счет охлаждающего эффекта воды.
Плавучая фотоэлектрическая установка состоит из понтона или отдельных
поплавков, швартовочной системы, солнечных панелей и кабелей.
Рис. 2 – Установка плавающих СФУ в водохранилищах
МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЦИФРОВИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ И
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
289
Плавучие СФУ имеют удобство и энергоэффективность в эксплуатации по
сравнению с обычными солнечными панелями. Они имеют более эффективные по
выработки электроэнергии за счет более низкой
температуре под панелями по
сравнению с солнечными панелями, установленными на суше. Уменьшается
испарения воды из водохранилища, сохранение воды за счет снижения
температуры воды и уменьшения размера водной площади. За счет затенения
уменьшается рост водорослей, снижение проникновения солнечного света; более
низкая температура воды положительно влияет на производительность
фотоэлектрических панелей. Сокращается время установки и сопутствующие
расходы благодаря очень ограниченной необходимости подготовки площадки.
Выводы
В данной статье освещается концепция плавучих фотоэлектрических
установок, устанавливаемых на водохранилищах ГЭС. По
результатам
исследования сделаны следующие выводы.
1. Солнечные панели установленные на поверхности воды (водохранилища)
останутся холодными и, следовательно, будут генерировать больше энергии, чем
те, которые установлены на суше.
2. Необходимо продолжить исследования по разработке якорной системы для
плавучей фотоэлектрической системы, чтобы полностью зафиксировать систему
плавучести.
3. Необходимо разработать систему слежения за солнцем, которая может
изменять угол наклона и азимута плавающей фотоэлектрической системы.
4. Для определения потенциала плавучих солнечных фотоэлектрических
проектов можно использовать методы дистанционного зондирования и ГИС.
