В связи с быстрым ростом объемов установки фотоэлектрических (ФЭ) систем за последние несколько лет, ожидается, что в этом году глобальный объем установленных ФЭ-систем превысит 450 ГВт. Поскольку подходящие земельные ресурсы становятся все более дефицитными, рынок должен изучать более разнообразные области применения ФЭ-систем. На выставке SNEC этого года, крупнейшей в мире выставке солнечной энергетики, многие производители модулей представили продукцию, адаптированную для различных условий, среди которых особенно выделяются плавучие и пустынные ФЭ-системы. Эти инновационные решения не только решают проблему нехватки земли, но и интегрируются с местными экосистемами, предлагая как экономические, так и экологические преимущества.
В данной статье рассматриваются сценарии применения, технические характеристики и будущий потенциал плавучих и пустынных фотоэлектрических технологий. На основе тематических исследований мы проанализируем их преимущества и проблемы в реальных условиях эксплуатации.
Плавучие фотоэлектрические системы: области применения и особенности
Плавучие фотоэлектрические системы — это перспективная технология, предполагающая установку солнечных панелей на поверхности воды для выработки электроэнергии. Она обладает множеством преимуществ, включая защиту окружающей среды, экономическую выгоду и социальную ценность. Что касается установки, использование экологически чистых материалов помогает сохранить водные экосистемы, а упрощенное и быстрое развертывание снижает затраты на строительство и позволяет избежать споров о праве собственности на землю, часто возникающих при наземных фотоэлектрических проектах.
Плавучие фотоэлектрические системы можно разделить на две категории: расположенные в открытом море и на внутренних водоемах. К проектам на внутренних водоемах относятся установки на озерах, водохранилищах, заброшенных карьерах, искусственных озерах и прудах.
Технические характеристики
При выборе модулей двусторонние стеклянные модули очень эффективны в плавучих фотоэлектрических системах, поскольку они решают проблемы паропроницаемости и могут повысить выработку электроэнергии на 5-10% по сравнению с наземными системами. Что касается проектирования системы, то в водоемах глубиной менее 3 метров обычно используются свайные фундаменты, в то время как в более глубоких водах (более 3 метров) применяются плавучие конструкции, такие как понтонные или коробчатые платформы. Поскольку плавучие фотоэлектрические установки часто быстрее и проще, чем наземные, разработчики все чаще изучают этот сектор, создавая дифференцированный рынок для производителей модулей. Эта тенденция была очевидна на выставке SNEC, где многие компании продемонстрировали фотоэлектрические модули, специально разработанные для применения на воде, что отражает значительный потенциал роста плавучих солнечных электростанций.
По мере роста популярности плавучих солнечных электростанций, ожидается, что в этом году Китай начнет реализацию морских солнечных проектов общей мощностью 2-3 ГВт, главным образом в прибрежных провинциях, таких как Шаньдун, Цзянсу, Чжэцзян и Фуцзянь. Строительство многих из этих проектов запланировано на конец 2024 — начало 2025 года, а поставки начнутся в четвертом квартале 2024 года. Примечательно, что компания Sungrow Floating PV, занимающая наибольшую долю рынка, остается единственной компанией, способной строить плавучие солнечные электростанции на глубине более 100 метров.
Помимо крупномасштабных морских установок, значительные возможности в Китае также предоставляют проекты солнечных электростанций на внутренних водоемах. Эти проекты можно разделить на централизованные и распределенные системы. Централизованные проекты солнечных электростанций на внутренних водоемах, часто строящиеся в районах проседания грунта в результате добычи угля, обычно имеют мощность от 50 до 200 МВт. В то же время распределенные проекты солнечных электростанций на прудах, как правило, имеют мощность от 5 до 30 МВт. В целом, проекты солнечных электростанций на внутренних водоемах Китая демонстрируют значительный потенциал, и Infolink ожидает, что в этом году объем плавучих солнечных установок в Китае превысит 5 ГВт, а совокупный объем установок в мире достигнет 7-8 ГВт.
Проблемы и решения
Несмотря на многообещающие перспективы, плавучие фотоэлектрические системы сталкиваются с рядом проблем, включая сложные требования к строительству и техническому обслуживанию. Кроме того, опасения по поводу качества воды и водных экосистем требуют дальнейшего подтверждения на основе тематических исследований. В ответ на это компании внедряют решения для устранения этих проблем. Например, компания Sungrow Floating PV использовала материалы, пригодные для контакта с пищевыми продуктами, в своем проекте по строительству водохранилища мощностью 60 МВт в Сингапуре, чтобы обеспечить безопасность качества воды. По мере того, как все больше компаний внедряют инновационные технологии и ужесточают экологические стандарты, общественное признание плавучих фотоэлектрических систем постепенно растет, открывая путь к устойчивому развитию.
Фотоэлектрические системы в пустыне: области применения и особенности.
Солнечная энергетика в пустынных районах использует обилие солнечного света и обширные открытые ландшафты для достижения высокой эффективности и экономичности производства электроэнергии. Китай является мировым лидером в области солнечной энергетики в пустынных регионах, реализуя масштабные проекты в таких засушливых районах, как Синьцзян и Внутренняя Монголия. Инициатива «Шагехуан», первая в Китае гибридная солнечная и ветровая электростанция мощностью 10 ГВт, является ярким примером этой тенденции. Первая фаза (1 ГВт) уже подключена к сети, а вторая и третья фазы находятся в стадии строительства.
В связи с ужесточением правил землепользования для крупных солнечных электростанций, застройщики все чаще обращаются к пустынным районам, где приобретение земли проще. Кроме того, проекты солнечных электростанций в пустыне способствуют восстановлению окружающей среды, поддерживая лесовосстановление, что делает стратегию «озеленения пустыни с помощью солнечной энергии» перспективной.
Технические проблемы и адаптации
Пустынные условия создают чрезвычайные проблемы для фотоэлектрических модулей, включая высокие температуры, значительные суточные колебания температуры, интенсивное ультрафиолетовое излучение и песчаные бури. Для решения этих проблем производители разрабатывают такие технологии, как более толстое стекло для защиты от песка, пылезащитные покрытия и улучшенная термостойкость.
В некоторых регионах необходимо соблюдать особые правила. Например, во Внутренней Монголии солнечные проекты должны включать системы хранения энергии для обеспечения стабильности сети и предусматривать местное производство фотоэлектрических модулей и батарей. Кроме того, ограничения в передаче электроэнергии на северо-западе Китая ограничивают экспорт электроэнергии в другие провинции, снижая интерес к проектам солнечной энергетики в пустынных районах. В результате спрос на развитие солнечной энергетики в пустынных районах остается относительно ограниченным в 2024 году.
Перспективы на будущее
Как плавучие, так и пустынные фотоэлектрические технологии представляют собой перспективные направления для будущего возобновляемой энергетики. Для максимизации экономической выгоды некоторые плавучие фотоэлектрические проекты включают в себя аквакультуру и экотуризм, формируя интегрированную модель «солнечная энергия и рыболовство». Тем временем, в пустынных фотоэлектрических проектах изучаются многофункциональные подходы, интегрирующие солнечную энергию с сельским хозяйством и экологической реставрацией для создания устойчивых пустынных парков.
Хотя в настоящее время эти области применения остаются нишевыми рынками в глобальном масштабе, дальнейший технологический прогресс и благоприятная политика могут способствовать их расширению. В условиях растущей обеспокоенности состоянием окружающей среды и спроса на энергию, как плавучие, так и пустынные фотоэлектрические системы обладают потенциалом для достижения баланса между экономической целесообразностью и экологической устойчивостью, создавая беспроигрышный сценарий для энергетического перехода.
