Солнечные панели плавают в водоемах? Мы выпьем за это

Мэтт Саймон

Учитывая, что в 2010-х годах цены на солнечную энергию упали на 85 процентов, вопрос больше не в том, экономически целесообразно внедрять эту технологию в больших масштабах. Теперь вопрос: где нельзя поставить солнечные батареи? Правительства предоставляют налоговые льготы, чтобы заставить людей устанавливать их дома, но мы также можем разместить их в пустом пространстве вокруг аэропортов и на уродливых парковках или разместить их в садах на крышах и на сельскохозяйственных полях и одновременно выращивать под ними урожай. производство энергии и еды.

А как насчет того, чтобы разместить на водоемах кучу солнечных батарей? Плавающие фотоэлектрические системы, также известные как флоат-электрические системы, могут стать мощным дополнением к гидроэлектроэнергии, уже вырабатываемой водохранилищем, и экономить воду, затеняя ее и уменьшая испарение.

Новое исследование международной группы исследователей показывает, насколько полезной может быть широкомасштабная флоат-электрика. Они подсчитали, что покрытие 30 процентов поверхности 115 000 водоемов по всему миру может генерировать 9 434 тераватт-часа электроэнергии в год. Это более чем в два раза превышает мощность, которую ежегодно производят все Соединенные Штаты, и этого достаточно для полного обеспечения электроэнергией более 6200 городов в 124 странах.

«Потенциал в 9 434 тераватт-часа в год просто поразителен», — говорит Дж. Эллиот Кэмпбелл, инженер-эколог из Калифорнийского университета в Санта-Крус и соавтор статьи, которая была опубликована сегодня в журнале Nature Sustainability. «Это примерно в 10 раз превышает сегодняшнюю генерацию солнечной энергии. И солнечная энергия растет как сумасшедшая. Если когда-либо и было время спросить, куда все это девать, то это сейчас».

Флоатовольтаика работает так же, как солнечные панели на суше, только они… плавают. Каждый из них представляет собой группу или «остров» панелей, построенных на плавучей монтажной платформе и прикрепленных к дну водоема тросами. Каждый второй ряд панелей представляет собой проход, по которому бригады могут выполнять техническое обслуживание или проверки электрооборудования.

Системы, конечно, построены так, чтобы противостоять ржавчине, но то же самое можно сказать и о наземных панелях, которые подвергаются воздействию дождя. «Электрическая система на самом деле ничем не отличается от системы, установленной на крыше или системы наземного монтажа», — говорит Крис Бартл, директор по продажам и маркетингу компании Ciel & Terre USA, которая реализует плавучие проекты по всему миру. «Мы взяли по существу старые технологии из мира марин — доки, буи и все такое — и применили их для строительства конструкции, на которой можно установить массив солнечных панелей. Это действительно так просто».

Однако у них есть дополнительная инженерная проблема: уровень воды в водохранилище может резко меняться во время штормов или засухи. Могут быть сильные течения и ветры. Таким образом, пока система закреплена на дне озера, анкерные тросы должны иметь слабину. «Это позволяет острову перемещаться в зависимости от характера ветра, волн и изменений уровня воды», — говорит Бартл.

Эти острова затеняют воду, которая в противном случае подвергалась бы неустанному солнечному свету; Исследование показало, что если их внедрить во всем мире, все эти панели позволят сэкономить достаточно воды, чтобы обеспечить ею 300 миллионов человек каждый год. Вода из резервуара, в свою очередь, фактически делает флоат-электрические системы более эффективными в сборе солнечной энергии. Это их охлаждает — как и человек, солнечные батареи могут перегреться.

Лорен Гуд

Лорен Гуд

Джулиан Чоккатту

Уилл Найт

В 2021 году Кэмпбелл опубликовал еще одну статью, основанную на том же принципе: если Калифорния охватит 4000 миль своей системы каналов панелями, это позволит ежегодно экономить 63 миллиарда галлонов воды от испарения и обеспечивать половину новых мощностей чистой энергии, которые штату необходимо достичь. ее цели по декарбонизации.

Новое исследование показывает, что, поскольку в США очень много водоемов — около 26 000 различных размеров, общая площадь воды которых составляет 25 000 квадратных миль, — они особенно выиграют от широкомасштабной флоат-электрической энергии. Если бы страна покрыла 30 процентов площади своего водохранилища плавучими панелями, она могла бы генерировать 1900 тераватт-часов энергии – примерно пятую часть потенциального общемирового объема – и при этом экономить 5,5 триллионов галлонов воды в год.