ЛОНДОН, Онтарио– Изследователи от Западния университет в Канада успешно демонстрираха, че плаваща фотоволтаична (FPV) система с-подкрепа от пяна, оборудвана с въздушен{1}}барботер, може да работи ефективно през мразовитите канадски зими, като държи леда на разстояние с минимална консумация на енергия.
Експерименталната система, която работи върху изкуствено езерце с площ от 1475 m² в Лондон, Онтарио, от август 2024 г. до юни 2025 г., предоставя първото емпирично доказателство, че FPV на базата на пяна- може да функционира надеждно в леден климат. Това представлява технологичен пробив, който може да отключи внедряването на плаваща слънчева енергия в региони със студен-климат по целия свят.
„Открихме забележими разлики между измерените температури на модула и стандартните фотоволтаични температурни модели през зимата, подчертавайки уникалната топлинна динамика на плоските FPV системи,-подкрепени с пяна,“ каза Джошуа М. Пиърс, съответен автор на изследването и директор на изследователската група на Western's Free Appropriate Sustainability Technology (FAST).
За да се справи с проблема с образуването на лед, който в миналото е ограничавал разгръщането на FPV при студен-климат, екипът разработи и валидира преносим модел за-топене на лед, използвайки въздушна-барботираща система.
„Ние разработихме и валидирахме преносим-модел за топене на лед, използвайки въздушна-барботираща система, поддържайки условия-без лед с незначителна консумация на енергия“, каза Пиърс пред списание pv.
Разгърнатата въздушна{0}}барботираща система успешно поддържа-свободна от лед открита вода през целия зимен сезон, като консумира между 0,02% (1,9 kWh) и 14,5% (893 kWh) от общия годишен добив на енергия на системата.
Системата от 7 kW се състоеше от 40 полу-гъвкави монокристални фотоволтаични модула, организирани в четири независими масива от 1,75 kW всеки. За разлика от конвенционалните плаващи слънчеви системи, които разчитат на пластмасови понтони, модулите на Western University са директно свързани към плочи от полиетиленова пяна, което им позволява да плават на приблизително 1 см над водната повърхност.
Чрез регресионен модел, анализиращ измерени оперативни данни, изследователският екип установи, че FPV системата-подкрепена с пяна генерира 7,7 MWh на година-, което представлява до 2,7% повече годишна енергия в сравнение с други фотоволтаични модели.
„Намерихме и доста добро предимство в добива на енергия“, каза Пиърс. „FPV, базиран на-пяна, генерира повече енергия годишно в сравнение с други фотоволтаични модели, което подчертава значението на точното моделиране на температурата за системи със студен{2}}климат.“
В допълнение към производството на енергия, FPV масивът демонстрира значителен потенциал за опазване на водата. Намаляването на изпарението на системата се мащабира линейно с покритието на повърхността, достигайки максимално спестяване на вода от 927 кубични метра годишно, ако 50% от повърхността на езерото е покрита.
„Проучването също демонстрира намаляване на изпарението на базата на FPV-за опазване на водата. Но най-доброто от всичко е, че FPV на базата на пяна-е икономична, като същевременно решава проблема с FPV в студен климат“, добави Пиърс.
От икономическа гледна точка FPV системата, базирана на пяна-, постигна положителна нетна настояща стойност от приблизително 57 000 канадски долара при сценарий с висока цена на електроенергията (0,55 канадски долара за kWh) за приложения извън-мрежата, осигурявайки намален период на изплащане от 4,2 години.
Тези резултати установяват{0}}плаващата слънчева енергия с пяна не само като жизнеспособна технология за операции в студен{1}}климат, но и като икономически привлекателна инвестиция.
Изследването е ръководено от Koami Soulemane Hayibo, докторант в отдела по електротехника и компютърно инженерство на Western, под ръководството на професор Pearce, чиято изследователска група FAST е специализирана в слънчеви фотоволтаични технологии, отворен хардуер и системи за устойчива енергия.
Системата беше допълнително свързана с 10 kWh литиево-желязна фосфатна система за съхранение на батерии и електролизатор с анионообменна мембрана (AEM) като основен товар, демонстрирайки потенциала за FPV, базиран на пяна-, да се разшири отвъд производството на електроенергия в производството на възобновяем водород.
Пиърс подчерта, че резултатите от проучването са широко приложими извън конкретната експериментална настройка.
„За да работим в Канада, ние разработихме и валидирахме преносим модел за-топене на лед, използвайки въздушна-барботираща система“, каза той. Новият методологичен подход позволява FPV операции от всякакъв вид в студен климат, където образуването на лед исторически е ограничавало разполагането.
Изследването осигурява солидна основа за бъдещи проучвания в по-големи мащаби и в различни водни тела, позиционирайки плаващата слънчева енергия като критична технология за устойчиво разширяване на енергията както в топлите, така и в студените региони по света.
