Морська батарея. Як плавучі сонячні електростанції можуть урятувати країни від енергетичної кризи
Інновації11 січня 2023, 07:02
Серед ключових проблем сонячних електростанцій виділяють величезну кількість простору, яка потрібна для їх будівництва.
Критики «сонячної енергії» кажуть, що цей простір можна використовувати для спорудження житла, ведення сільського господарства чи будь-якого бізнесу. Ця проблема особливо актуальна для невеликих держав зі слаборозвиненими енергетичними системами.
У період з 2007-го по 2014-й інженери зі США, Японії, Данії, Франції, Італії та інших країн зареєстрували низку патентів на плавучі сонячні електростанції. Сьогодні найбільші станції такого типу працюють у Китаї, Сінгапурі, США, Німеччині, Португалії, Південній Кореї, Таїланді, Індії та інших країнах.
«Найбільша в Німеччині плавуча сонячна електростанція побудована на озері, що не використовується, у кар'єрі міста Гальтерн-ам-Сі, і вони економить до 1100 тонн викидів CO2 на рік. Після вторгнення Росії в Україну Німеччина й інші країни Європи приділяють дедалі більше уваги відновлюваним джерелам енергії, щоб зменшити свою залежність від російської нафти та газу», — пише аналітикиня Світового економічного форуму Вікторія Мастерсон.
Наразі вчені розробляють рішення для будівництва таких станцій не лише у штучних і закритих водоймах, а й у відкритому морі.
Передплатіть NV Преміум та читайте без обмежень
Нам необхідна ваша підтримка, щоб займатися якісною журналістикою
Велика вода
Один із ключових викликів при проєктуванні плавучої станції в морі — вітрове хвилювання, яке може регулярно пошкоджувати або руйнувати дороге обладнання.
Вирішити цю проблему найближчим часом планує голландсько-норвезька компанія SolarDuck, разом із німецькою енергетичною компанією RWE європейські інженери зараз розробляють плавучу сонячну електростанцію в Північному морі.
Керівники проєкту заявляють, що це буде найбільша у світі морська сонячна електростанція, здатна забезпечити енергією кілька сотень будинків.
Фахівці SolarDuck і RWE хочуть побудувати спеціальну платформу на висоті кількох метрів над поверхнею води. На цій платформі встановлюватимуть сонячні панелі, які зможуть передавати згенеровану електроенергію на берег по кабелях розташованого неподалік плавучого вітропарку.
Передбачається, що надводна платформа гаситиме хвилі завдяки основі з амортизацією, здатній змінювати форму.
Близькість до холодної води також дозволить підвищити ефективність сонячних панелей. А розташування станції поруч із плавучим вітропарком перетворить комплекс на єдину екосистему, яка може генерувати електроенергію від вітру чи від Сонця.
Розробники протестували свою технологію у штучному водосховищі, імітуючи «тайфуни четвертої категорії». Однак хвилі в Північному морі можуть досягати дев’яти метрів у висоту, тому компаніям доведеться провести ще багато випробувань.
Паралельно, команда вчених із Кренфілдського університету у Великій Британії розробляє «надійнішу і дешевшу систему», яка, за їхніми словами, зможе знизити висоту хвиль приблизно на 90%.
Платформа під назвою Solar2Wave отримає «плавучий хвилеріз» та окрему буферну зону, які мають гасити навіть найвищі хвилі. Технологію Solar2Wave мають випробувати за рік в Індійському океані. А плавучу сонячну електростанцію у Північному морі планують запустити вже 2026 року.
Розробку британських учених спонсорують комерційні партнери із Сінгапуру, де земля коштує дуже дорого і де більшість будівель дахів уже зайняті сонячними панелями.
«Фактично єдиним способом забезпечити доступну відновлювану енергію тут є використання поверхні океану за межами Сінгапуру. Аналогічна ситуація спостерігається і в інших регіонах Південно-Східної Азії», — заявляють автори проєкту.
Океан — не межа
Деякі дослідники планують розмістити сонячну електростанцію на орбіті Землі. На початку минулого року цю ідею вкотре запропонували вчені з Університету Портсмут.
Передбачається, що це буде космічний апарат, оснащений величезними розгортуваними сонячними панелями.
«Потрібно вирішити проблему доправлення енергії з орбіти на Землю. Сучасні технології дозволяють у такий спосіб доставити лише невелику її частину. Із цим треба ще працювати», — говорили автори проєкту.
Вартість розробки та космічних запусків оцінили у $21 млрд, а виведення обладнання на орбіту розпочнеться не раніше 2040 року.
Раніше китайські вчені заявляли про плани збудувати космічну сонячну електростанцію потужністю 200 мегават до 2035 року.
У листопаді 2022-го головний конструктор китайської космічної станції Тяньгун Ян Хун розповів, що інженери та вчені КНР вже планують використовувати цю станцію для «тестування ключових технологій космічної енергетики».
У Китайській академії космічних технологій, своєю чергою, говорили, що 2028 року на низькій навколоземній орбіті заплановано проведення «космічного експерименту з передачі високої напруги та бездротової передачі енергії».
У рамах наступних етапів, запланованих на 2035-й і 2050 роки, китайські вчені планують виробляти від 10 МВт до 2 гігават енергії за допомогою орбітальних сонячних станцій.
Влада Китаю оголосила про цілі з досягнення пікових викидів вуглецю до 2030 року та вуглецевої нейтральності до 2060 року.
«Найближчий тест виробництва сонячної енергії в космосі буде виконаний для просування проривів в окремих технологіях, накопичення експериментальних даних на орбіті та внесення вкладу в реалізацію вуглецевого піку та вуглецевої нейтральності», — говорив Ян Хун.