Τα φωτοβολταϊκά νερού, επίσης γνωστά ως πλωτά φωτοβολταϊκά, είναι ένας νέος τύπος μεθόδου παραγωγής φωτοβολταϊκής ενέργειας. Κύριο χαρακτηριστικό του είναι η κατασκευή φωτοβολταϊκού σταθμού στην επιφάνεια του νερού. Ακολουθεί μια αναλυτική εισαγωγή στα φωτοβολταϊκά νερού:
Αρχή λειτουργίας:
Τα φωτοβολταϊκά πάνελ βυθίζονται στο νερό και χρησιμοποιούν την ηλιακή ενέργεια για να μετατρέψουν την φωτεινή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια.
Όταν το φως λάμπει στο φωτοβολταϊκό στοιχείο, η φωτεινή ενέργεια απορροφάται από το φωτοβολταϊκό στοιχείο και μετατρέπεται σε συνεχές ρεύμα μέσω του φωτοβολταϊκού φαινομένου.
Το φωτοβολταϊκό φαινόμενο αναφέρεται στο φαινόμενο ότι η αλληλεπίδραση μεταξύ φωτονίων και υλικών ημιαγωγών στα φωτοβολταϊκά κύτταρα παράγει ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών, δημιουργώντας έτσι ρεύμα.
Πλεονεκτήματα:
Εξοικονόμηση γης: Χτισμένο στην επιφάνεια του νερού, δεν καταλαμβάνει πόρους γης και μπορεί να μειώσει το κόστος απόκτησης γης.
Αύξηση της παραγωγής ενέργειας: Το νερό έχει μια ψυκτική επίδραση στα φωτοβολταϊκά στοιχεία, τα οποία μπορούν να καταστείλουν την αύξηση της θερμοκρασίας της επιφάνειας των μονάδων, αυξάνοντας έτσι την παραγωγή ενέργειας. Για παράδειγμα, σύμφωνα με την πειραματική συγκριτική ανάλυση μεγάλης κλίμακας φωτοβολταϊκών σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στο Hyogo Prefecture της Ιαπωνίας, η παραγωγή ενέργειας από τα πάνελ αυξήθηκε κατά περίπου 14% λόγω της ψυκτικής επίδρασης της επιφάνειας του νερού.
Μειώστε την εξάτμιση και την αναπαραγωγή φυκιών: Θεωρητικά, μπορεί να μειώσει την εξάτμιση της επιφάνειας του νερού, να καταστείλει την αναπαραγωγή των φυκών στο νερό και συμβάλλει στην προστασία των υδάτινων πόρων.
Βολική λειτουργία και συντήρηση: Ο φωτοβολταϊκός σταθμός είναι χτισμένος μέσα στο νερό, γεγονός που μπορεί να μειώσει τη ρύπανση της σκόνης στα εξαρτήματα και να διευκολύνει τον καθαρισμό των εξαρτημάτων.
Τουριστικά οφέλη: Τα φωτοβολταϊκά εξαρτήματα είναι όμορφα τοποθετημένα στην επιφάνεια του νερού, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως χαρακτηριστικό αξιοθέατο για να αποφέρουν τουριστικά οφέλη.
Σενάρια εφαρμογής:
Συνδυασμός γεωργίας και αλιείας: Η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών συστημάτων πλωτού νερού στα ύδατα κοντά σε γεωργικές εκτάσεις και ιχθυολίμνες μπορεί να επιτύχει τη συντονισμένη ανάπτυξη της γεωργίας και της αλιείας.
Δεξαμενές και υδροηλεκτρικοί σταθμοί: Η εγκατάσταση πλωτών φωτοβολταϊκών συστημάτων νερού στα κατάντη νερά των ταμιευτήρων και των υδροηλεκτρικών σταθμών μπορεί να επωφεληθεί από τα πλεονεκτήματα διπλής ενέργειας της ηλιακής ενέργειας και του νερού.
Αστικό τοπίο: Η εγκατάσταση πλωτών φωτοβολταϊκών συστημάτων νερού σε αστικά ποτάμια, λίμνες και άλλα νερά μπορεί να βελτιώσει το αστικό περιβάλλον και να προσφέρει νέα τοπία για την πόλη.
Προκλήσεις και μειονεκτήματα:
Υψηλές απαιτήσεις για πλωτό εξοπλισμό: Τα φωτοβολταϊκά πλωτού νερού απαιτούν πλωτό εξοπλισμό για την υποστήριξη φωτοβολταϊκών πάνελ και οι απαιτήσεις απόδοσης για πλωτό εξοπλισμό είναι υψηλές.
Υψηλές απαιτήσεις επιλογής τοποθεσίας: Η τοποθεσία του φωτοβολταϊκού πεδίου πλωτού νερού πρέπει να επιλεγεί σε υδάτινη περιοχή με μεγάλη έκταση, καλές συνθήκες φωτισμού και καλές συνθήκες ανάπτυξης.
Υπάρχουν πολλοί αβέβαιοι παράγοντες: οι ισχυροί άνεμοι, τα επίπεδα του νερού, ο πάγος και άλλοι παράγοντες έχουν μεγάλη επίδραση σε αυτό. Ταυτόχρονα, είναι απαραίτητο να παρακολουθείται εάν τα φωτοβολταϊκά εξαρτήματα έχουν αρνητικές επιπτώσεις στην ποιότητα του νερού και στους υδρόβιους οργανισμούς.
Συνοπτικά, ως νέος τύπος παραγωγής ενέργειας από φωτοβολταϊκά, τα φωτοβολταϊκά νερού έχουν σημαντικά πλεονεκτήματα και ευρείες προοπτικές εφαρμογής, αλλά αντιμετωπίζουν επίσης ορισμένες προκλήσεις και μειονεκτήματα. Με την πρόοδο της τεχνολογίας και τη μείωση του κόστους, η ανάπτυξη και εφαρμογή της θα είναι πιο εκτεταμένη.