水上漂浮太陽能的優點和缺點

漂浮太陽能發電的電氣原理與地面和屋頂系統相似。獨特之處在于可拆卸的浮體結構，可以安裝在未開發使用的水域并在水體上大規模發電。這篇文章將介紹水上漂浮太陽能的優點和缺點以及其他有用信息。



一、什么是漂浮太陽能？

漂浮太陽能，也稱為水上浮動光伏系統，是指位于水體上方的太陽能電池陣列。太陽能電池板牢固地安裝在浮體結構上，雖然會輕微晃動但不影響系統穩定發電。通常，漂浮太陽能系統會安裝在池塘、湖泊和水壩上，因為與海洋相比，這些地方的風力相對較小。

浮動太陽能是一種環保的發電方式，融合了海洋和可再生能源技術。這些浮動陣列產生的電力通過水下電纜傳輸到指定的輸電塔。

二、系統的關鍵組件

1、太陽能電池板：與地面或屋頂使用的電池板相同，功能同樣是捕獲陽光并將其轉換為電能。我們可以使用更高效的電池板，在有限的空間內最大限度地提高能量輸出。

2、浮體：浮體平臺一般使用耐用的高密度材料制成，例如 HDPE（高密度聚乙烯），可確保太陽能電池板浮在水面上。此外，還可以在浮子上添加鋁制框架，以增強穩定性并為太陽能電池板提供堅固的安裝結構。

3、錨固系統：采用錨固系統牢固地固定浮動平臺，避免因風或水流引起的漂移，從而保證太陽能電池陣列在水體上的穩定性和精確定位。錨固拉索可以選擇合成纖維、鋼絲或鏈條等材料，具體取決于水體的深度和性質。

4、逆變器：太陽能電池板產生的直流電需要轉換為交流電 (AC)，以便于在電氣系統中使用。逆變器執行這一關鍵轉換，確保優化電力輸出，供電網或現場設施使用。

5、電纜：采用特殊的防水電纜和耐用的連接器來管理系統內的電氣連接。這些電纜將太陽能電池板連接起來，并將產生的電力傳輸到陸地上的逆變器和電網連接點，確保安全高效的能源傳輸。

三、浮動太陽能的優勢

1、空間效率

浮動太陽能可以很好的利用空間，特別是在土地供應受限或成本過高的地區。浮動太陽能系統可以裝在水庫、水壩和湖泊等未充分利用的水體，減少了重新利用土地或清理自然景觀來建造太陽能發電站的需要。這是一個顯著的優勢，因為它可以在不犧牲寶貴土地資源的情況下發電，從而讓土地可用于其它方面。

2、提高效率

浮動光伏系統中水與太陽能電池板之間的共生關系可提高太陽能效率。水的自然冷卻效果有助于維持太陽能電池板的較低運行溫度，從而緩解太陽能板的過熱問題。這種溫度調節優勢可將太陽能電池板的效率提高高達 15%，從而提高能量輸出，從而提高投資回報率。

3、反照率效應

水體具有固有的反射特性，有助于產生反照率效應，從而提高浮動太陽能電池板的效率。陽光從水面反射回太陽能電池板會增加可轉換成電能的光子數量。這種互惠互利的相互作用增加了總能量產量，使浮動太陽能系統成為優化太陽能發電的有吸引力的方案。

4、節約用水

浮動太陽能電池板有助于減少水體的蒸發，從而保護水資源。特別是在缺水問題日益嚴重的干旱和半干旱地區，浮動太陽能電池板的遮光效果可以顯著抑制水的蒸發，保護重要的水資源。此外，通過抑制陽光的穿透，漂浮系統有助于控制有害藻類的生長，從而有助于改善水質。

5、降低安裝成本

與地面太陽能相比，浮動太陽能的成本會較低。因為不用征地和進行大量場地準備，而這些往往需要大量費用。此外，浮動太陽能系統靠近附近水力發電廠或水處理設施的現有電力基礎設施，可以節省集成和傳輸基礎設施的成本。

6、對水生生物影響小

初步研究表明，與其他水上或水下結構相比，浮動太陽能系統對水生生物的影響較小。浮動太陽能電池板的設計和定位可以確保對水生棲息地的干擾最小，從而促進與水生生態系統的良性共存。

7、可擴展性和靈活性

你可以從小型浮動太陽能開始，然后根據需要進行擴展。浮動平臺的模塊化特性使其易于調整和擴展系統，以適應不同的場地尺寸和配置。



四、漂浮太陽能的缺點

1、增加初始投資

與傳統的地面光伏系統相比，浮動太陽能系統及其平臺、錨和電纜更加復雜，前期成本也更高。然而，一些成本分析表明，如果將可以抵消初期支出的效率改進考慮在內，浮動系統在其整個使用壽命期間產生的成本可能與地面系統相當，或略高于地面系統。

2、未經證實的耐用性

浮式太陽能在試點項目中已經運行了十多年，證明了其可靠運行。然而，它們的長期耐用性尚未完全確定。有必要收集更多數據，了解這些系統如何經受數十年的暴露，包括天氣引起的磨損、性能隨時間下降以及整個運行壽命期間持續維護的影響等因素。

3、限制應用

這項技術并非普遍適用。許多浮動太陽能項目規模龐大，為大型商業或公用事業公司提供電力。對于需要太陽能的個人或實體來說，選擇屋頂或地面太陽能系統是一種更實用的選擇。

目前大多數浮動太陽能發電場都位于人造水體中，包括水庫、廢水儲存池和農業灌溉池。這些設施還存在于采石場和采礦場、水壩和靠近海岸線的地區等各種環境中。雖然天然水體為太陽能開發提供了機會，但人工水庫具有獨特的優勢。這些水庫通常帶有之前建好的基礎設施和通道，這是人造水庫的優勢，這有助于更輕松、更經濟高效地安裝和維護漂浮太陽能系統。