Fotowoltaika wodna, znana również jako fotowoltaika pływająca, to nowy rodzaj fotowoltaicznej metody wytwarzania energii. Jego głównym założeniem jest budowa elektrowni fotowoltaicznej na powierzchni wody. Poniżej znajduje się szczegółowe wprowadzenie do fotowoltaiki wodnej:
Zasada działania:
Panele fotowoltaiczne zanurzane są w wodzie i wykorzystują energię słoneczną do zamiany energii świetlnej na energię elektryczną.
Kiedy światło pada na ogniwo fotowoltaiczne, energia świetlna jest pochłaniana przez ogniwo fotowoltaiczne i przekształcana w prąd stały w wyniku efektu fotowoltaicznego.
Efekt fotowoltaiczny odnosi się do zjawiska polegającego na tym, że interakcja między fotonami i materiałami półprzewodnikowymi w ogniwach fotowoltaicznych wytwarza pary elektron-dziura, generując w ten sposób prąd.
Zalety:
Oszczędzaj ziemię: Zbudowany na powierzchni wody, nie zajmuje zasobów ziemi i może obniżyć koszty nabycia gruntu.
Zwiększ wytwarzanie energii: Woda ma działanie chłodzące na moduły fotowoltaiczne, co może stłumić wzrost temperatury powierzchni modułów, zwiększając w ten sposób wytwarzanie energii. Na przykład, zgodnie z eksperymentalną analizą porównawczą wielkoskalowych wodnych elektrowni fotowoltaicznych w prefekturze Hyogo w Japonii, produkcja energii przez panele wzrosła o około 14% ze względu na chłodzący efekt powierzchni wody.
Zmniejsz parowanie i reprodukcję glonów: Teoretycznie może zmniejszyć parowanie powierzchni wody, zahamować rozmnażanie się glonów w wodzie i sprzyja ochronie zasobów wodnych.
Wygodna obsługa i konserwacja: Elektrownia fotowoltaiczna jest wbudowana w wodę, co może zmniejszyć zanieczyszczenie elementów kurzem i ułatwić czyszczenie elementów.
Korzyści turystyczne: Elementy fotowoltaiczne są starannie rozmieszczone na powierzchni wody, co można wykorzystać jako charakterystyczną atrakcję przynoszącą korzyści turystyczne.
Scenariusze zastosowania:
Połączenie rolnictwa i rybołówstwa: Utworzenie pływających wodnych systemów fotowoltaicznych na wodach w pobliżu pól uprawnych i stawów rybnych może zapewnić skoordynowany rozwój rolnictwa i rybołówstwa.
Zbiorniki i elektrownie wodne: Konfigurowanie pływających wodnych systemów fotowoltaicznych na wodach dolnych zbiorników i elektrowni wodnych umożliwia wykorzystanie podwójnych zalet energii słonecznej i wody.
Krajobraz miejski: Instalowanie pływających wodnych systemów fotowoltaicznych w miejskich rzekach, jeziorach i innych wodach może poprawić środowisko miejskie i zapewnić miastu nowe krajobrazy.
Wyzwania i wady:
Wysokie wymagania dotyczące sprzętu pływającego: Fotowoltaika na wodzie pływającej wymaga sprzętu pływającego do obsługi paneli fotowoltaicznych, a wymagania dotyczące wydajności sprzętu pływającego są wysokie.
Wysokie wymagania dotyczące wyboru lokalizacji: Miejsce pod pływającą wodną elektrownię fotowoltaiczną należy wybrać na obszarze wodnym o dużej powierzchni, dobrych warunkach oświetleniowych i dobrych warunkach zabudowy.
Czynników niepewnych jest wiele: duży wpływ mają na to silne wiatry, poziom wody, lód i inne czynniki. Jednocześnie należy monitorować, czy elementy fotowoltaiczne nie wpływają negatywnie na jakość wody i organizmy wodne.
Podsumowując, fotowoltaika wodna, jako nowy rodzaj wytwarzania energii fotowoltaicznej, ma istotne zalety i szerokie perspektywy zastosowania, ale wiąże się również z pewnymi wyzwaniami i wadami. Wraz z postępem technologii i redukcją kosztów jej wdrażanie i zastosowanie będzie coraz szersze.