В последние годы нарождается новый тип фотоэлектрических станций, построенных на поверхности водохранилищ, озер, прудов и т.д. Такой тип электростанций обладает преимуществами по сравнению с традиционными наземными фотоэлектрическими системами с точки зрения защиты земельных ресурсов, эффективности выработки электроэнергии и сокращения потерь воды.

Группа исследователей, возглавляемая китайским ученым Цзэн Чжэньчжуном, оценила потенциальный глобальный вклад в энергоснабжение и водосбережение таких плавучих фотоэлектрических систем /FPV/, говорится в статье, опубликованной в ежедневной газете China Science Daily.

ПОТЕНЦИАЛ В ОБЛАСТИ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

Растущее глобальное потребление энергии и принятие целей устойчивого развития по ограничению выбросов углекислого газа от ископаемого топлива увеличивают спрос на чистую энергию. FPV стала многообещающим поставщиком экологически чистой энергии благодаря экономии большого количества земельных ресурсов и повышению эффективности выработки электроэнергии за счет охлаждающего эффекта испарения воды.

Цзэн Чжэньчжун, ученый-эколог из Южного научно-технического университета, руководил группой исследователей из Китая, США, Таиланда и других стран в оценке того, насколько FPV-системы могут способствовать энергоснабжению и сохранению водных ресурсов.

Основываясь на трех глобальных базах данных водохранилищ и реалистичном моделировании фотоэлектрической системы, управляемой климатом, группа исследователей подсчитала, что потенциальная выработка электроэнергии плавучими фотоэлектрическими системами /FPV/ с 30-процентным покрытием на 114 555 водохранилищах по всему миру составит около 9 434 ТВт-ч в год.

Согласно последним данным Международной ассоциации гидроэнергетики, в 2021 году на гидроэлектростанциях было выработано около 4 252 ТВт-ч электроэнергии.

Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature Sustainability, регионы с самым высоким потенциалом производства электроэнергии FPV находятся в основном в некоторых частях США, восточной Бразилии, Португалии, Испании, северной части ЮАР, Зимбабве, Индии, а также восточной части Китая.

Помимо выработки электроэнергии, уменьшенное испарение, вызванное FPV, может ежегодно экономить более 100 млрд кубометров воды, что эквивалентно годовому потреблению воды 300 млн населения.

ВНУТРЕННЕЕ РАЗВИТИЕ

В Китае расположено более 15 тыс. водохранилищ с потенциалом для использования систем FPV, что является вторым показателем в мире. Согласно исследованию, потенциал производства электроэнергии на основе FPV в стране может достигнуть 1 ТВт-ч в год.

В Западном Китае, где поток солнечной радиации высок, некоторые города смогут полностью удовлетворить свои потребности за счет электроэнергии FPV из водохранилищ, в то время как в Центральном и Южном Китае уровни выработки электроэнергии FPV будут далеки от достаточных, отметил первый автор исследовательской работы, студент-магистр Института инженерного дела и энвироники Южного научно-технического университета Цзинь Юйбинь.

В Китае за последние годы было реализовано много FPV-проектов. Дрейфующая электростанция в г. 

Хуайнань провинции Аньхой /Восточный Китай/, была построена в районе оседания угледобычи. Благодаря тому, что ее солнечные панели поглощали много тепла, удалось затормозить размножение водорослей в пруду и значительно улучшить экосреду в водоеме.

Другой проект FPV, построенный в районе отмелей в уезде Сяншань провинции Чжэцзян /Восточный Китай/, может вырабатывать электроэнергию в объеме 350 млн киловатт в год.

Плавучая фотоэлектрическая система может внести важный вклад в развитие энергетики и обеспечение водной безопасности путем рациональной разработки и применения, но необходима строгая экологическая оценка и мониторинг, заявил Цзэн Чжэньчжун.

МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО

Исследование также показало, что развивающиеся страны обладают более колоссальным потенциалом для развития FPV. У 40 развивающихся стран потенциал в этой области превышает их текущие потребности в электроэнергии.

Например, ежегодный спрос Бразилии на электроэнергию составляет до 538 ТВт-ч, и развитие FPV вполне может удовлетворить этот спрос. Потенциал в области FPV шести богатых водохранилищами стран, включая Зимбабве, Лаос, Эфиопию, Камерун, Мьянму и Судан, в 4-11 раз превышает их текущие потребности в электроэнергии.

Опираясь на опыт, накопленный в ходе развития FPV внутри страны, Китай также сотрудничает с другими странами в этой области.

6 декабря 2022 года FPV-проект, совместно реализованный Китаем и Таиландом, был подключен к электросети Таиланда. В настоящее время он является крупнейшим FPV-проектом в Таиланде с ежегодным показателем выработки 95 млн кВт-ч.

FPV-проект, реализованный Китаем и Таиландом на водохранилище плотины Сириндхорн, был введен в коммерческую эксплуатацию в октябре 2021 года. Установленная мощность проекта достигла 58,5 МВт, что позволило сократить выбросы углекислого газа на 47 тыс. тонн в год.

Благодаря сочетанию двух источников энергии, сириндхорнский проект не только может вырабатывать электричество за счет энергии солнца в дневное время и за счет воды ночью, но и поддерживать одновременную генерацию электроэнергии за счет обоих источников, что обеспечивает длительность и стабильность выработки.

"Крупномасштабное применение FPV все еще находится на начальном этапе в большинстве регионов мира. Учитывая факторы издержек и влияния на окружающую среду, мы рекомендуем уделять приоритетное внимание проектам в области возобновляемых источников энергии, сочетающих FPV и гидроэнергию", - резюмировал Цзэн Чжэньчжун.