З огляду на швидке зростання кількості установок фотоелектричних (ФЕ) систем протягом останніх кількох років, очікується, що цього року світова потужність встановлених ФЕ систем перевищить 450 ГВт. Оскільки відповідні земельні ресурси стають дедалі меншими, ринок повинен досліджувати більш різноманітні застосування ФЕ. На цьогорічній SNEC, найбільшій у світі виставці сонячної енергетики, багато виробників модулів продемонстрували продукцію, розроблену для різних середовищ, зокрема, плавучі та пустельні ФЕ системи. Ці інноваційні застосування не лише вирішують проблему дефіциту землі, але й інтегруються в місцеві екосистеми, пропонуючи як економічні, так і екологічні переваги.
У цій статті досліджуються сценарії застосування, технічні характеристики та майбутній потенціал технологій плавучих і пустельних фотоелектричних систем. На основі тематичних досліджень ми проаналізуємо їхні переваги та проблеми в реальних умовах застосування.
Плаваючі фотоелектричні панелі: застосування та особливості
Плаваючі фотоелектричні системи – це нова та перспективна технологія, яка передбачає встановлення сонячних панелей на водних поверхнях для виробництва енергії. Вона пропонує численні переваги, включаючи захист навколишнього середовища, економічні вигоди та соціальну цінність. Що стосується встановлення, використання екологічно чистих матеріалів допомагає зберегти водні екосистеми, а спрощене та швидке розгортання знижує витрати на будівництво та уникає суперечок щодо власності на землю, які зазвичай виникають у проектах наземних фотоелектричних систем.
Плавучі фотоелектричні установки можна розділити на дві категорії: морські та внутрішні водойми. Проекти у внутрішніх водоймах включають установки на озерах, водосховищах, покинутих шахтах, штучних озерах та ставках.
Технічні характеристики
Щодо вибору модулів, двосторонні скляні модулі є дуже ефективними в плавучих фотоелектричних системах, оскільки вони вирішують проблеми проникності водяної пари та можуть покращити виробництво електроенергії на 5-10% порівняно з наземними системами. Що стосується проектування системи, водойми глибиною менше 3 метрів зазвичай використовують фундаменти на фіксованих палях, тоді як глибші води (понад 3 метри) покладаються на плавучі конструкції, такі як понтонні або коробчасті платформи. Оскільки плавучі фотоелектричні установки часто швидші та простіші, ніж наземні, розробники все частіше досліджують цей сектор, створюючи диференційований ринок для виробників модулів. Ця тенденція була очевидною на SNEC, де багато компаній продемонстрували фотоелектричні модулі, спеціально розроблені для водних застосувань, що відображає значний потенціал зростання плавучих сонячних батарей.
Оскільки плавучі фотоелектричні системи набирають обертів, очікується, що Китай цього року розпочне офшорні фотоелектричні проекти загальною потужністю 2-3 ГВт, переважно в прибережних провінціях, таких як Шаньдун, Цзянсу, Чжецзян та Фуцзянь. Будівництво багатьох із цих проектів заплановано на кінець 2024 року – початок 2025 року, а поставки розпочнуться у четвертому кварталі 2024 року. Примітно, що Sungrow Floating PV, яка займає найбільшу частку ринку, залишається єдиною компанією, здатною будувати плавучі фотоелектричні системи у водах глибиною понад 100 метрів.
Окрім великомасштабних морських установок, значні можливості також надають проекти фотоелектричних систем на внутрішніх водах у Китаї. Ці проекти можна класифікувати як централізовані або розподілені системи. Централізовані проекти фотоелектричних систем на внутрішніх водах, які часто будуються в зонах просідання внаслідок видобутку вугілля, зазвичай мають потужність від 50 до 200 МВт. Тим часом розподілені проекти фотоелектричних систем на базі ставків зазвичай становлять від 5 до 30 МВт. Загалом, проекти фотоелектричних систем на внутрішніх водах Китаю демонструють значний потенціал, і Infolink очікує, що плавучі фотоелектричні установки Китаю цього року перевищать 5 ГВт, а глобальні сукупні установки досягнуть 7-8 ГВт.
Проблеми та рішення
Незважаючи на багатообіцяюче зростання, плавучі фотоелектричні системи стикаються з кількома проблемами, включаючи складні вимоги до будівництва та обслуговування. Крім того, занепокоєння щодо якості води та водних екосистем потребують подальшого підтвердження за допомогою тематичних досліджень. У відповідь компанії впроваджують рішення для вирішення цих проблем. Наприклад, плавуча фотоелектрична система Sungrow використала матеріали харчового класу у своєму проекті водосховища потужністю 60 МВт у Сінгапурі, щоб забезпечити безпеку якості води. Зі зростанням кількості компаній, що впроваджують інноваційні технології та суворі екологічні стандарти, громадське сприйняття плавучих фотоелектричних систем поступово зростає, прокладаючи шлях до сталого розвитку.
Пустельні фотоелектричні системи: застосування та особливості
Пустельні фотоелектричні системи використовують велику кількість сонячного світла та величезні відкриті ландшафти для досягнення високої ефективності та економічно вигідного виробництва електроенергії. Китай є світовим лідером в ініціативах щодо пустельної сонячної енергії, реалізуючи масштабні проекти в посушливих регіонах, таких як Сіньцзян та Внутрішня Монголія. Ініціатива «Шагехуан», перша в Китаї гібридна база сонячної та вітрової енергетики потужністю 10 ГВт, є прикладом цієї тенденції. Перший етап (1 ГВт) вже підключено до мережі, тоді як другий та третій етапи перебувають на стадії будівництва.
Через суворіші правила землекористування для великомасштабних сонячних електростанцій, забудовники все частіше звертаються до пустельних районів, де придбання землі простіше. Більше того, проекти пустельних фотоелектричних систем сприяють відновленню навколишнього середовища, допомагаючи зусиллям з лісорозведення, що робить «озеленення пустелі на сонячній енергії» новою стратегією.
Технічні виклики та адаптації
Пустельні умови створюють надзвичайні труднощі для фотоелектричних модулів, включаючи високі температури, значні добові коливання температури, інтенсивне ультрафіолетове випромінювання та піщані бурі. Щоб вирішити ці проблеми, виробники вдосконалюють такі технології, як товстіше скло для стійкості до піску, пилові покриття та покращена термостійкість.
У певних регіонах необхідно дотримуватися певних правил. Наприклад, у Внутрішній Монголії сонячні проекти повинні інтегрувати накопичення енергії для стабільності мережі та вимагати місцевого виробництва фотоелектричних модулів та акумуляторів. Крім того, обмеження передачі електроенергії на північному заході Китаю обмежують експорт електроенергії до інших провінцій, що знижує інтерес до пустельних фотоелектричних проектів. Як наслідок, попит на розвиток пустельних фотоелектричних систем залишається відносно обмеженим у 2024 році.
Майбутні перспективи
Як плавучі, так і пустельні фотоелектричні технології є перспективними напрямками розвитку відновлюваної енергетики в майбутньому. Щоб максимізувати економічні вигоди, деякі проекти плавучих фотоелектричних систем включають аквакультуру та екотуризм, формуючи інтегровану модель «сонячно-рибальства». Тим часом проекти пустельних фотоелектричних систем досліджують багатофункціональні підходи, інтегруючи сонячну енергетику з сільським господарством та екологічним відновленням для розвитку стійких пустельних парків.
Хоча ці застосування наразі залишаються нішевими ринками в усьому світі, постійний технологічний прогрес та сприятлива політика можуть стимулювати їхнє розширення. Зі зростанням екологічних проблем та попиту на енергію, як плавучі, так і пустельні фотоелектричні системи мають потенціал для досягнення балансу між економічною доцільністю та екологічною стійкістю, створюючи безпрограшний сценарій для енергетичного переходу.
