مزارع خورشیدی شناور: چه هستند و چگونه کار می‌کنند؟

همانطور که جهان در مواجهه با تغییرات آب و هوایی نسبت به محیط زیست آگاه‌تر می‌شود، تقاضا برای فناوری سبز برای کمک به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای (GHG) و افزایش پایداری افزایش می‌یابد. افزایش نیاز به پنل‌های خورشیدی نیاز به فضای مورد نیاز برای این پنل‌ها را به همراه دارد. اغلب، این فضا روی پشت بام خانه‌ها یافت می‌شود، اما مزارع خورشیدی بزرگ چطور؟ اینها مستلزم املاک و مستغلات جدی است که ممکن است همیشه در دسترس نباشد.

از آنجایی که جهان در مواجهه با تغییرات آب و هوایی نسبت به محیط زیست آگاه‌تر می‌شود، تقاضا برای فناوری سبز برای کمک به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای (GHG) و افزایش پایداری افزایش می‌یابد. نیاز به پنل‌های خورشیدی نیاز به فضای موردنیاز برای این پنل‌ها را به همراه دارد. اغلب، این فضا روی پشت‌بام خانه‌ها یافت می‌شود، اما مزارع خورشیدی بزرگ چطور؟ اینها به املاک و مستغلات جدی نیاز دارند که ممکن است همیشه در دسترس نباشد.

مزرعه خورشیدی شناور یکی از خلاقانه‌ترین و کارآمدترین اشکال فناوری سبز است. این مزارع خورشیدی نه‌تنها سازگار با محیط‌زیست هستند، بلکه مزایای منحصربه‌فردی را ارائه می‌دهند که مزارع خورشیدی سنتی نمی‌توانند.

بیایید مفهوم مزارع خورشیدی شناور و تأثیر بالقوه آنها بر آینده انرژی‌های تجدیدپذیر را بررسی کنیم.

مزارع خورشیدی شناور چیست؟

مزارع خورشیدی شناور، همچنین به‌عنوان سیستم‌های فتوولتائیک شناور (PV) یا شناور ولتاییک شناخته می‌شوند، پنل‌های خورشیدی هستند که روی بدنه‌های آبی مانند دریاچه‌ها، مخازن آب و حتی اقیانوس نصب می‌شوند. این پنل‌های خورشیدی بر روی سازه‌های شناور متصل به کف بدنه آبی قرار دارند. پانل‌ها به یک شبکه برق متصل می‌شوند و انرژی آنها برای مصرف به جوامع یا سازمان‌های مجاور هدایت می‌شود.

مزارع خورشیدی شناور چه مزایایی دارند؟

مزارع خورشیدی شناور نمای آسمان دریاچه و استفاده از انرژی

مزارع خورشیدی شناور، البته، مزایای ارائه انرژی سبز را دارند، اما این در مورد هر سیستم انرژی خورشیدی صادق است. بااین‌حال، آنها از مزارع روزانه پنل‌های خورشیدی از چندین جهت متمایز هستند.

استفاده کارآمد از فضا

بزرگ‌ترین مزیت مزارع خورشیدی شناور این است که چقدر کارآمد از فضا استفاده می‌کنند. مزارع خورشیدی معمولی روی زمین به زمین‌های وسیعی نیاز دارند که یافتن آن در مناطق پرجمعیت پرهزینه و دشوار است. با قراردادن پنل‌های خورشیدی در آب، این مزارع خورشیدی شناور می‌توانند انرژی‌های تجدیدپذیر را بدون اشغال فضای ارزشمند زمین ارائه دهند. این می‌تواند در هزینه‌ها صرفه‌جویی کند و زمین را برای جمعیت روبه‌رشد جهان ذخیره کند.

افزایش تولید انرژی

پنل خورشیدی خنک‌کننده با آب معمولاً 5 تا 6 درصد انرژی بیشتری نسبت به یک واحد خنک‌کننده با هوا ارائه می‌کند. ماژول‌های خورشیدی شناور اساساً دارای آب نامحدود برای خنک نگه داشتن آنها هستند و به این نیروگاه‌های خورشیدی شناور اجازه می‌دهند تا انرژی بیشتری نسبت به سیستم‌های خورشیدی مستقر در زمین تولید کنند.

کاهش تبخیر آب

این تأسیسات خورشیدی شناور همچنین به کاهش تبخیر آب کمک می‌کند. این می‌تواند در همه‌جا مفید باشد، اما به‌ویژه در مناطقی که خشکسالی را تجربه می‌کنند مفید است، زیرا این نیروگاه‌های خورشیدی شناور به حفظ سطح آب در مخازن کمک می‌کنند تا مردم جوامعی که در آنها خدمت می‌کنند آب آشامیدنی فراوان داشته باشند.

این نیز زمانی مفید است که با شکل دیگری از انرژی سبز ترکیب شود: نیروگاه آبی. هنگامی که سیستم‌های فتوولتائیک شناور بر روی مخازن برق‌آبی نصب می‌شوند، تبخیر از مخزن را کاهش می‌دهند و اطمینان حاصل می‌کنند که آب بیش از اندازه کافی برای تولید برق وجود دارد.

آفتاب زیاد

توده‌های آبی معمولاً نمای نسبتاً باز از آسمان دارند. این بدان معناست که پنل‌های خورشیدی مقدار زیادی نور خورشید دریافت می‌کنند و اطمینان حاصل می‌کنند که در تمام مدت تابش خورشید، اعداد اوج انرژی را ارائه می‌دهند.

شکوفه‌های جلبک کمتر

جلبک‌ها که اغلب می‌توانند به اکوسیستم‌های آبی آسیب برسانند، برای رشد به نور خورشید نیاز دارند و مزارع خورشیدی شناور از رسیدن نور زیاد به آب جلوگیری می‌کنند. این می‌تواند به کاهش فراوانی و شدت شکوفه‌های مضر جلبک کمک کند و به حیات دریایی محلی کمک کند.

معایب آرایه‌های خورشیدی شناور چیست؟

پروژه‌های خورشیدی شناور درحالی‌که مزایای زیادی دارند، دارای معایبی هستند. آنها را مرور کنیم.

هزینه بالاتر

درحالی‌که مزارع خورشیدی شناور کارآمدتر هستند و نیازی به املاک و مستغلات برای قراردادن آنها ندارند، به‌طورکلی 10 تا 15 درصد هزینه ساخت آنها بیشتر است. گفته می‌شود، اثر خنک کننده آب به افزایش طول عمر پنل‌های خورشیدی و کاهش هزینه‌های نگهداری و تعویض کمک می‌کند.

برای هرکس نیست

نقطه‌ضعف بزرگ دیگر این است که مزارع فتوولتائیک خورشیدی شناور معمولاً عملیات در مقیاس بزرگ هستند که برای تأمین انرژی جوامع، شرکت‌ها یا شرکت‌های خدماتی استفاده می‌شوند. آنها برای استفاده در یک‌خانه طراحی نشده‌اند. به‌علاوه، برای بهره‌مندی از مزایای این پانل‌ها، باید در مجاورت حجم کافی از آب باشید. به همین دلیل است که اکثر خانوارهایی که برق خورشیدی دارند به واحدهای پشت‌بام می‌چسبند.

سیستم قفسه‌بندی پیچیده

در یک مزرعه خورشیدی روی زمین، سیستم قفسه‌بندی نسبتاً ساده است و ایرادات به‌راحتی قابل‌رفع هستند. تعمیر سیستم قفسه‌بندی در یک مزرعه خورشیدی شناور آسان نیست؛ زیرا تا حدی زیر آب است؛ بنابراین، شرکت نصب‌کننده باید قفسه‌های شناور پیچیده با پوشش‌های ضدخوردگی مناسب و سایر اضافات سازگار با آب بسازد تا پانل‌ها را برای 25 سال یا بیشتر شناور نگه دارد.

بیشتر بخوانید:

گوگل از دریا تغذیه می‌کند!

مختل کردن اکوسیستم‌های دریایی

درست مانند انسان‌ها، حیات دریایی به مکانی برای زندگی نیاز دارد و بسیاری از گونه‌ها آب‌هایی با نور خورشید بیشتر را ترجیح می‌دهند. قراردادن پنل‌های خورشیدی بر روی بدنه‌ای از آب، مانع برخورد خورشید با آب می‌شود و این امر باعث می‌شود که گونه‌هایی که در محیط‌های دریایی آفتابی رشد می‌کنند کمتر مهمان‌نوازی کنند. نور مسدود شده همچنین می‌تواند منجر به خنک‌شدن عمومی بدن آب شود که ممکن است به گونه‌های مختلف حیات دریایی آسیب برساند.

مزارع خورشیدی شناور را نمی‌توان در هر حجم آبی قرارداد. آنها به آب‌های آرام و بادهای آرام نیاز دارند. اگر پنل‌های خورشیدی شناور را در آب‌هایی با امواج متوسط قرار دهید، می‌تواند مشکلاتی مانند آسیب به قفسه‌های شناور یا خود پنل‌های خورشیدی ایجاد کند. وزش بادهای شدید در سراسر بدنه آب نیز می‌تواند منجر به آسیب پانل یا قفسه شود. این امر یافتن سایت مزرعه خورشیدی شناور کامل را کمی چالش‌برانگیز می‌کند.

بزرگ‌ترین نیروگاه خورشیدی شناور در ایالات متحده کجاست؟

بزرگ‌ترین مزارع خورشیدی شناور ساخته شده در قطب جنوب

متوجه خواهید شد که ایالات متحده هنوز در این زمینه کمی عقب است، اما در حال پیشرفت. در حال حاضر، بزرگ‌ترین مزرعه خورشیدی شناور در ایالات متحده در نیوجرسی است.

این مزرعه خورشیدی شناور 8.9 مگاوات برق تولید می‌کند، شامل 16510 پنل خورشیدی مجزا است و 17 هکتار از مخزن کانو بروک در شورت هیلز، نیوجرسی را در بر می‌گیرد. در حالی که این یک سیستم خورشیدی عظیم در مقایسه با سیستم معمولی خانگی است، اما کسری از خروجی منظومه خورشیدی شناور رتبه دهم در جهان است: نیروگاه فتوولتاییک شناور سد هاپچئون کره جنوبی 41 مگاواتی.

بنابراین، هدف اصلی کارخانه Short Hills، NJ چیست؟ حدود 95٪ از نیازهای برق در کارخانه تصفیه آب کانو بروک را تامین می‌کند.

بزرگ‌ترین مزرعه خورشیدی شناور در ایالات متحده که برق را برای عموم تأمین می‌کند، مزرعه خورشیدی شناور هلدزبورگ در هلدزبورگ، کالیفرنیا است . 11600 پنل آن بر روی یک جفت حوضچه در کارخانه فاضلاب شهر قرار دارد و 4.8 مگاوات برق تولید می‌کند. این میزان برای تأمین 8 درصد از برق موردنیاز شهر در سال کافی است.

آینده مزارع خورشیدی شناور چیست؟

درحالی‌که خورشیدی شناور هنوز درحال‌توسعه است، از نظر بسیاری از کارشناسان آینده روشنی دارد. یک مطالعه جهانی اخیر تمام مخازن با مساحت حداقل 0.1 کیلومتر مربع را بررسی کرد تا پتانسیل نصب خورشیدی شناور اضافی را مشخص کند. در این تحقیق 114555 مخزن بالقوه در سراسر جهان با مساحت 554111 کیلومتر مربع یافت شد.

این مطالعه 30 درصد از مساحت کل هر مخزن تا 30 کیلومتر مربع را پوشش می‌دهد و نشان می‌دهد که این مزارع خورشیدی می‌توانند در مجموع 9434 تراوات ساعت تروات ساعت انرژی تولید کنند. به عنوان مرجع، کل ایالات متحده آمریکا در سال 2022 4048 تراوات برق مصرف کرده است.

البته آن 9434 تراوات ساعت انرژی تولید جهانی است. چگونه آن را بر اساس کشورهایی با بالاترین پتانسیل تولید تجزیه می‌کند؟ ایالات متحده با مخازن کافی برای تولید 1911 تراوات ساعت انرژی در صدر قرار دارد. پس از آن چین با 1107 تراوات ساعت و برزیل با 865 تراوات ساعت در سال قرار دارند.

و این‌همه با نرخ بهره‌وری امروز است، زیرا این مطالعه از یک پنل خورشیدی فعلی پاناسونیک به‌عنوان پنل پایه خود با بازده 18.6٪ استفاده کرده است. برخی از کارشناسان بر این باورند که پنل‌های خورشیدی پیشرفته تا سال 2027 به 27 درصد کارآمدتر می‌شوند، به این معنی که تولید TWh می‌تواند حتی بیشتر شود.

این مزارع خورشیدی شناور علاوه بر پوشش تقریباً نیمی از نیازهای انرژی ایالات متحده، می‌توانند تبخیر از مخازن را تا 106 کیلومتر مکعب کاهش دهند. این مطمئناً یک مزیت بزرگ دیگر است، به ویژه با توجه به اینکه 2561 مورد از این مخازن قبلاً نیروگاه‌های برق آبی دارند، بنابراین سطح آب برای اطمینان از ادامه جریان برق از آنها بسیار مهم است.

مزارع خورشیدی شناور ممکن است آینده باشند، اما امروز می‌توانید هزینه‌های برق را کاهش دهید

مزارع خورشیدی شناور نمونه بارز این است که چگونه می‌توان از فناوری برای مهار نیروی خورشید به روشی سازگار با محیط‌زیست و کارآمد استفاده کرد. ازآنجایی‌که جهان به سمت منابع انرژی تجدیدپذیر حرکت می‌کند، مزارع خورشیدی شناور این پتانسیل را دارند که نقش مهمی در تأمین تقاضای انرژی پاک داشته باشند.

مزارع خورشیدی شناور به‌اندازه کافی گسترده نیستند تا به اکثر خانوارها کمک کنند تا اتکای خود را به برق با منبع سوخت فسیلی کاهش دهند و به شما کمک کنند در هزینه‌های خود صرفه‌جویی کنند.

========================================================

مزارع خورشیدی شناور: چه هستند و چگونه کار می‌کنند؟

منبع: JUST ENERGY