Новый подход: солнечные электростанции на водохранилищах
Казалось бы , лучшим местом для строительства солнечных электростанций есть пустыни - там много Солнца. Правда , там почему-то еще мало потребителей , а переброска энергии на большие расстояния мешает отсутствие инфраструктуры. То возможно , размещение гелиостанций на воде - лучший вариант ? Конечно , море для этого не очень подходит. Чтобы фотоэлементы не утонули в шторм , их надо размещать на мощных плавучих конструкциях , и вряд ли это удастся сделать дешево , особенно там , где случаются тайфуны.
Але ключовим чинником стали очікування того, що саме тут сонячна електростанція буде працювати краще наземної. По-перше, пил на водній гладі не так поширений, як на суші. Сьогодні практично вся фотоелементна генерація мириться з втратами від пилу, оскільки регулярно видаляти її дорожче, ніж мати зниження річного виробітку на 5-6%. Сонячні батареї, розташовані під кутом 15° на надувних плотах, як очікується, будуть мати на порядок менші втрати від запилення.
По-друге, поверхня водосховища завжди має стабільну температуру. Тим часом кремнієві фотоелементи, переваливши за певну позначку, починають втрачати 0,45% ККД на кожен градус підвищення температури, і максимальними такі втрати стають опівдні – коли кількість сонячного світла досягає піку. У результаті в розпал дня поверхня фотоелементів розжарюється до 60°C, а потужність через падіння ККД зменшується на 15% порівняно з оптимальними 25°C. У середньому через перегрів часто губляться мало не ті ж 10-15% всієї генерації: 25°C і менш у поверхні батареї може бути або в холодну пору року, або вранці, коли світило зазвичай знаходиться не в кращій формі. Нарешті, чим вище нагрів батарей, тим швидше падає їх ефективність протягом життєвого циклу – тобто тим менше кВт•год така панель виробить за час експлуатації. Водне розміщення, по суті, знімає проблему перегрівання, благо близька вода не дасть фотоелементами досягти тієї найкритичнішої точки. Особливо підкреслюється, що настільки улюблене останнім часом в Японії розміщення фотоелементів на дахах будівель не має обох цих переваг, а тому менш енергоефективне.
Сонячні батареї водної геліоелектростанції розташовані не впритул . Так вони не затінюють один одного і менше впливають на екологію.
Комусь може здатися, що мова йде про дуже “няшний” варіанті. Мовляв, 1,2 МВт потужності з 12400 м² (фотоелементи займають не всю водну гладь, бо між масивами плотів потрібно залишати зазори), при загальній площі «водосховища» 30 000 м ², – це занадто мало, щоб говорити про перспективи. Та й вартість такої установки через фактично експериментального її характеру буде вище серійних наземних.
Однак, зазначають у West Holdings Corp., яка будувала водну геліоелектростанцію, треба розуміти, що окегавске водосховище – невеликий резервуар, по суті, великий ставок, єдиним завданням якого є попередження затоплення міста Окегави від розливів розташованих вище нього місцевих річок. Природно, це наклало свій відбиток на проект. На відміну від великих водосховищ при ГЕС, резервуари настільки малих розмірів мають невелику глибину, і сезонні коливання рівня ведуть до різкої зміни площі. Тому-то лише 40% водосховища зайняті батареями: ближче до берега розміщувати їх небезпечно. У більших водоймах така проблема майже відсутня, і там під батареї можна відвести куди більше 40% площі.
Крім того, як розсудливо зауважує Хідехіса Онда (Hidehisa Onda) з West Holdings Corp., Вартість установки батарей дійсно «була на 30% вище – в основному тому, що це перша велика адаптація геліоелектростанції до таких умов, але ж це тільки початок». Фактично у вартість увійшли НДДКР – адже сама схема розміщення надувних плотів з якорями по чотирьох кутах кожного масиву досі в Японії не відпрацьовувалася. Отримавши досвід експлуатації першої такої станції мегаватного рівня, компанія сподівається відтворити його в більших масштабах. Поки залишається неясним, чи вдасться за допомогою батарей блокувати заростання водойм водоростями, що часто буває в теплу пору року, а також те, чи не перешкодять вони водоплавним птахам. Інакше кажучи, майбутній експлуатаційний сезон покаже, чи зажадає наступна електростанція екодорабок .
Кабелі , які підходять до масивів фотоелементів, мають запас довжини, розрахований на сезонні коливання рівня води.
Подібний підхід до розміщення фотоелементів може бути затребуваний і в інших країнах. На площі “дзеркала”, скажімо, греблі Гувера можна виробити більше сотні мільярдів кіловат-годин на рік; більше водосховище (наприклад, Волгоградське ) поодинці закриє потреби в електриці досить великої держави.
Як і в Японії, скрізь вартість поверхні дзеркала водосховища в сучасних умовах незрівнянно менша, ніж вартість землі, та й прополюванням бур’янів між сонячними батареями на воді займатися навряд чи доведеться. Нарешті, великі водосховища ГЕС розташовані поруч з високовольтними лініями електропередачі, та й гідроелектростанція під боком завжди може компенсувати відсутність сонячної електрики вночі. То чи не варто і нам з вами задуматися про переведення сонячних електропідстанцій в невільне плавання по водосховищам?
