Dielli lundrues në rezervuarë
Njerëzimi ka përmbytur tashmë më shumë se 400,000 kilometra katrore pas digave. "Dielli lundrues" bën një pyetje të thjeshtë: pse e lë bosh gjithë atë ujë të dritës së diellit?
Dietmar Rabich (CC BY-SA 4.0)
Një rezervuar është një sipërfaqe e madhe, e sheshtë, e hapur dhe me diell, zakonisht e lidhur tashmë me rrugët, një rrjet dhe në një digë hidrocentrali, një linjë energjie. Fotovoltaika lundruese (FPV) vë panele të zakonshme diellore në lundra plastikë të ancoratura në fund ose në bregdet. Ajo është rritur nga një grusht pilotësh me shkallë kilovat midis 2007 dhe 2013 në centrale me qindra megavat.
Përmbledhja e sinqertë: **fuqitë diellore lundruese, janë komerciale dhe kushton vetëm pak më shumë se sa energjia diellore në tokë; ajo fiton atje ku toka është e rrallë apo e çmuar dhe ku një rezervuar dhe një lidhje rrjeti ekzistojnë tashmë. Përfitimet shtesë të pretenduara, panelet më të ftohta dhe uji i kursyer, janë reale por më të vogla dhe më pak të matshme se sa sugjerojnë broshurat dhe stuhitë dhe ekologjia janë rreziqet e hapura. **
Çfarë është
Një central diellor lundrues ka katër pjesë: panelet dhe invertoret (të njëjtat si në tokë), floats (zakonisht pontonet e polietilenit me densitet të lartë që mbajnë panelet në një anë të ulët), përdoruesit për mirëmbajtje, dhe lidhësit: litarët, zinxhirët dhe ankorat ose lidhjet bregdetare që mbajnë ishullin në vend ndërsa niveli i ujit rritet dhe bie dhe era shtyn mbi të. Kabllot shkojnë përgjatë lundruesve në një invertor në bankë ose në një platformë lundruese.
Shumica e centraleve qëndrojnë në ujë artificial: hidrocentralet dhe rezervuaret e ujit të pijshëm, pellgjet e vaditjes, gurit të përmbytur dhe gropat e minierave, lagunat e ujit të ndotur. Afër bregdetit dhe në det të hapur lundrimi diellore në det është një variant më i ri, shumë më e vështirë. - Po. Raporti i tregut i Bankës Botërore numëruar më shumë se 400,000 km² të rezervorëve të bërë nga njeriu në mbarë botën.
Si funksionon
Të njëjtat panele, të njëjta dritë dielli. Një panel lundrues prodhon elektricitet tamam siç e bën në një çati apo fushë: fuqia është rreth P = η × A × G, efektshmëria herë zona herë drita e diellit. Ajo që ndryshon është mjedisi.
Ftohtë. Panelet humbasin rreth 0.4% të prodhimit të tyre për çdo gradë që ngrohën mbi 25 °C (shiko PV-termal për fizikën). Temperatura e një paneli është vendosur nga një ekuilibër: drita e diellit ngroh atë dhe era dhe rrezatimi e ftoh atë. Inxhinierët e shkruajnë këtë si T_module = T_air + G / U, ku U është koeficienti i humbjes së nxehtësisë në watt për metër katror për kelvin. Mbi ujë ajri është më i ftohtë dhe më i lagësht, dhe në dizajnet e hapura mbrapa panelit sheh sipërfaqen e ujit. Provat në fushë gjetën se dizajnet më të mira lundruese u ngritën U deri në 22 W / m²K krahasuar me sistemet e referencës, bënë panele 3.2 ° C më të ftohta në Holandë dhe 14.5 ° C më të ftohta (krahasuar me një sistem çatie) në Singapor, dhe dha deri në 3% dhe 6% më shumë energji në vit (Dörenkämper et al., 2021). Dizajnet ku lundruesit mbulojnë ujin nën panele fitojnë shumë më pak.
Avull. Panelet e bëjnë hijen ujit dhe ngadalësojnë erën mbi të, kështu që avullohet më pak. Në rezervuarë të nxehtë dhe të thatë kjo mund të ketë rëndësi aq sa edhe elektriciteti: Jin dhe kolegët vlerësojnë 106 km³ në vit të kursyer në skenar e tyre 30%, modeluar sesa matur.
Fuqia për hektar. Array lundruese zakonisht qëndron në një anë të ulët dhe janë të paketuara ngushtë, kështu që një hektar i ujit mban rreth aq kapacitet sa një hektar tokë, rreth 1 MW, dhe prodhon energji të ngjashme. Cirata në Indonezi përshtatet 192 MWp në rreth 200 hektarë (Jakarta Post, 2023).
Hibrid me hidroenergji. Në një rezervuar hidroenergjitik, dielli mund të përdorë të njëjtën lidhje rrjeti dhe ta lërë digën të mbajë ujin në ditët me diell për ta lëshuar atë natën: rezervuari bëhet një bateri për centralin diellor.
Kufizimet
Teoretik. Luhatja nuk e ndryshon dritën e diellit: një panel lundrues bën, në më të mirën, disa përqind më shumë se i njëjti panel në tokë. Potenciali global është i madh por i kufizuar nga sa e çdo rezervuari mund të mbulohet pa i bërë dëm. Studimi Jin et al. kap çdo rezervuar në 30% dhe 30 km².
Praktike.
- Era, valët dhe nivelet e ujit. Ankrazhet duhet të mbajnë një ishull panelesh nëpër stuhi dhe nëpër nivele uji që mund të luhaten me dhjetra metra. Në prill 2024 një stuhi me erëra prej rreth 50 km / h dëmtoi rëndë ujin e sapo përfunduar 88 MW Indawadi, pjesë e parkut diellor lundrues Omkareshwar në Indi (Times of India, 2024).
- Kost. Float, ankra dhe lidhjet e nivelit detar kushton më shumë se kornizat tokësore; premiumi i standarteve të SHBA-ve është rreth 25% (Ramasamy and Margolis, 2021).
- Mjedisi. Gjithçka është e arrishme me varkë ose rrugë; mbeturinat e zogjve, algat dhe ndotja biologjike kanë nevojë për pastrim; siguria elektrike pranë ujit ka nevojë për kujdes.
- Ekologjia. Mbulimi i ujit redukton përzierjen e dritës dhe erës. Një shqyrtim sistematik gjeti efekte të mundshme në temperaturën e ujit, oksigjenin, algat dhe peshqit; pjesëmarrësit vlerësuan reduktimin e avullit si mundësinë më të madhe dhe ndryshimet në kiminë e ujit, duke përfshirë deoksigjenimin, si kërcënimin më të madh. Vetëm 15% e operatorëve të anketuar kishin testuar cilësinë e ujit në të gjitha (Exley et al., 2021).
- Përdorues të tjerë. Ndërmarrjet e ujit të pijshëm, anijet, peshkatarët dhe rezervatet natyrore kanë një fjalë mbi sipërfaqen.
Projekte reale, të matur
| Projekti | Çfarë është | Çfarë është matur apo raportuar | Burimi |
|---|---|---|---|
| Vendet e provimeve PV lundruese në Hollandë dhe Singapor | Disa dizajne lundruese përkrah tokës dhe sistemeve të referencës së çatisë, me sensorë të temperaturës dhe rrezatimit. | Sistemet më të mira lundruese 3.2 °C (Hollanda) dhe 14.5 °C (Singapori) më ftohtë, të peshuar nga drita e diellit; koeficienti i humbjes së nxehtësisë deri në 22 W/m²K më i lartë; deri në 3% dhe 6% më shumë prodhim | Dörenkämper et al., 2021 |
| Rezervuari Tengeh, Singapor (2021) | 60 MWp në një rezervuar të ujit të pijshëm drejtuar nga agjensia kombëtare e ujit | U hap në korrik 2021 si një nga fabrikat më të mëdha lundruese të brendshme të kohës së saj | Straits Times, 2021 |
| Cirata, Java Perëndimore, Indonezi (2023) | 192 MWp, rreth 340,000 panele, në një rezervuar hidroenergjitik | Pritet të furnizojë rreth 50,000 familje; kostoja e raportuar është rreth $100 milion (përfitimi i pritur, ende nuk është botuar në mënyrë të pavarur) | Jakarta Post, 2023 |
| Omkareshwar, Madhya Pradesh, Indi (2024) | Disa centrale në ujërat e prapambetura të një digue, duke përfshirë 88 MW në Indavadi | A storm in April 2024 caused “major loss” to panels a week after the Indawadi plant began operating | Times of India, 2024 |
| Tregu Botëror | Nga rreth 1.1 GW në mes të vitit 2018 në rreth 13 GW deri më 2022, kryesisht në Azi | Përllogaritjet e industrisë | Banka Botërore, 2018; Bloomberg, 2023 |
Siç e vuri në dukje raporti i Bankës Botërore, përparësitë e paraqitjes “duhet ende të konfirmohen nga instalime më të mëdha, nëpër gjeografi të shumta dhe me kalimin e kohës”. Operatorët e mëdhenj rrallë botojnë prodhimet e matshme, cilësinë e ujit apo dëmet nga stuhia, që është boshllëku më i madh në prova.
Sa kushton?
| Opsionet | Kostoja | Viti dhe burimi |
|---|---|---|
| PV lundruese, 10 MW, Shtetet e Bashkuara | $1.29 per W installed against $1.03 në tokë; kostoja e elektricitetit rreth $0.057 per kWh against $0.047 në tokë (pa kredite taksash) | 2021, NREL, Ramasamy dhe Margolis |
| PV lundruese, central i përgjithshëm 50 MW | 5.6 centë amerikanë për kWh kundër 5.0 në tokë me një normë diskonti prej 7%; kostoja e kapitalit $0.8 to $1.2 për W më 2018 | 2018, Banka Botërore, SERIS |
| Shkalla e shërbimit diellore në tokë, Shtetet e Bashkuara | $0.04 to $0.10 për kWh | Qershor 2026, Lazard LCOE+ versioni 19 |
| Referencë: një panel solar në çati të një ndërtese | rreth $0.19 për kWh, qendrore | modeli ynë i Murit të Fanëve |
| Sistemi diellor komercial dhe i komunitetit në çati, Shtetet e Bashkuara | $0.09 to $0.20 për kWh | Qershor 2026, Lazard |
Çfarë thotë tabela: dielli lundrues kushton rreth 10 deri në 20% më shumë për kWh se sa dielli në tokë, dhe shumë më pak se sa dielli në një çati tipike. Ku toka është e shtrenjtë, e mbrojtur ose thjesht nuk është në dispozicion pranë rrjetit, ajo premium është e vogël. Studimi i NREL gjeti kostot më të ndjeshme ndaj çmimit të lundruesve, ngarkesave të erës dhe dëborës dhe efektshmërisë së modulit.
Ku mund të fitojë, dhe ku nuk mundet.
Mund të fitojë:
- Vendet dhe ishujt e mbipopulluar ku toka është e rrallë: Singapori, Japonia, Korea e Jugut, Hollanda, shumë nga Azia Jugore dhe Juglindore.
- Rezervuare hidroenergjitike, ku ekziston lidhje e rrjetit dhe uji mund të mbahet përsëri ndërsa dielli ndriçon.
- Gurët e përmbytur, gropat e minierave dhe pellgjet industriale që nuk kanë përdorim tjetër.
- Regionet e nxehta dhe të thatë ku uji i humbur për avullimin është i shtrenjtë dhe fitimet ftohje janë më të mëdha.
- Uji të shërbimeve që mund të furnizojnë pompat e tyre dhe trajtimin nga rezervuaret e tyre.
Nuk mund të fitojë:
- Ku toka është e lirë dhe me bollëk. Një fermë diellore në tokë të thatë do të jetë zakonisht më e lirë dhe e thjeshtë.
- Në liqenet e pasura me jetë të egër ose të përdorura për rekreacion, përveç nëse prova ekologjike thotë se një mbulesë e vogël është e pa dëmshme.
- Dhe ujë të rrjedhshëm, pa varka të shtrenjta, dhe në det pa një hap përpara në inxhinieri.
- Si një burim i ri i madh uji. Kursimet e avullimeve janë reale por të modeluara; ato ndihmojnë, por nuk krijojnë një lumë të ri.
Çfarë është e provuar, e besueshme dhe spekulative
Provuar: se uzina lundruese me qindra megavat mund të ndërtohen dhe operohen; që ato kushton pak më shumë se dielli në tokë; se ftohja e ujit shton disa përqind të prodhimit në projektet e hapura; se stuhitë mund të dëmtojnë uzina të lidhura keq.
Plausible: që mbulojnë një pjesë të moderuar të rezervorëve mund të shkurtojë avullimin në mënyrë thelbësore, siç është modeluar; se kombinimi i operacionit diellore dhe hidroenergji shtoi vlera duke përdorur rezervorin si depozitim; se hije mund të reduktojë algat e dëmshme lulëzimi në disa rezervoare.
Spekulative: që potenciali global në mijëra orë terawatt është praktik pasi ekologjia, përdorimi i ujit dhe rrjetet janë numëruar; sjellja afat-gjatë (25 vjet) e lundruesve dhe ankrazheve në dritën e diellit dhe ujin; se dielli lundrues në det të hapur mund të bëhet i përballueshëm.
Hap pyetje kërkimi
- Çfarë bën mbulesa prej 10, 30 apo 50% ndaj oksigjenit, shtresimit të temperaturës, algave dhe peshkut në lloje të ndryshme liqenesh, të matur gjatë viteve?
- Sa avulltim është kursyer në praktikë, i matur me bilance uji se sa me modele?
- Sa kohë qëndrojnë notat në dritën ultraviolete dhe a hedhin ato mikroplastikë apo kimikate në ujin e pijshëm?
- Çfarë lloj varkash mbijetojnë stuhitë ekstreme dhe ndryshimet e mëdha të nivelit të ujit me një kosto të arsyeshme?
- Si mund të përdorim më së miri energjinë diellore dhe hidroenergjinë së bashku, në mënyrë që të dyja të fitojnë më shumë?
Çfarë do të duhej një prototip pune
Për një ide të re lundruese (një lundrim më i mirë, varëse, metodë ftohjeje ose dizajn ekologjik), një model pune është një array i vogël në ujin e vërtetë, i matur pranë një referencë me bazë tokësore.
| Faza | Punë | Çfarë provon | Kostoja e përgjithshme | Ora |
|---|---|---|---|---|
| 0. Design study | Ngarkesat nga era, valët dhe niveli i ujit, dizajni i lundrimit dhe ankthimit, modeli i thjeshtë termik | Dizajni i mbijetoi stuhive të faqes në letër | $10k to $30k | 2 deri në 3 muaj |
| 1. Prova e barkës | 5 deri në 20 kW në një pellg ose rezervuar pranë një matrice identike tokësore, temperaturat e modulit, prodhimi, të dhënat e erës dhe ujit, një vit | Rritja e matur e prodhimit, temperaturat, shkaterrimi i hershëm | $40k to $120k | 12 muaj |
| 2. Ecology and durability | Mostra e cilësisë së ujit nën dhe larg nga rafti, plakja e lundruesve dhe ngarkesa të lidhura gjatë një sezoni stuhie. | Efektet mjedisore dhe mbijetesa | $50k to $150k | 1 deri në 2 vjet (përputhet) |
| 3. Planta pilote | 0.5 deri në 2 MW me pronar të rezervuarit, leje, lidhje rrjeti | Një dizajn i mirë. | varet nga madhësia | 1 deri në 2 vjet |
Fazat 0 deri në 2 kushton rreth $100,000 to $300,000. Këto janë vlerësimet tona, jo citatet.
Kush na duhet?
- Arkitekt detar apo inxhinier në det të hapur. për lundrues, varka dhe ngarkesa të stuhive.
- Inxhinier i sistemit PV për dizajnimin elektrik dhe sigurinë pranë ujit.
- Limnologist (ekologjist i ujit të pijshëm) për të projektuar cilësinë e ujit dhe mbikqyrjen e jetës së egër.
- Hidrologjia për të matur avullimin dhe balancin e ujit.
- Pronar i rezervuarit apo shërbimi i ujit të gatshëm për të pritur një test.
- Specialisti i polimerëve për të provuar plakjen dhe lëshimin e flotimit.
Ke ide më të mirë?
Ndoshta keni një lundrues më të lirë, një varëse më të mençur, një dizajn që ftohet panelet më mirë ose një që mbron jetën e liqenit. Disa anëtarë të Fondacionit Local Solar System mund të kenë kontakte që mund të dëgjojnë një ide për një energji të fortë. Për të qenë e vendosur, një ide ka nevojë për një model pune, jetë reale që në fakt prodhon fuqi, të matur në një instrument, jo të pretenduar. Idetë e letres janë të mirëpritura gjithashtu: nëse fizika dhe numrat janë të qëndrueshëm, ne mund t’i publikojmë ato këtu në faqen në internet. Të ngrihet kapitali pa një model pune është shumë e vështirë dhe ne nuk mund të premtojmë financim, kthim apo futje.
Për dielli lundrues, matjet më të lira që llogariten si një model pune është një raft i vogël panelesh në një pellg pranë një set identike në tokë, të dyja të matur, me temperaturat e modulit të regjistruara gjatë së paku një verë. Kjo tregon nëse fitimi ftohjes është reale për dizajnin tuaj. Dërgoje nëpërmjet formës së kontributit, dhe krahaso atë me ide të tjera në radari i ideve. Faqe të lidhura: agrivoltaics ndan tokën bujqësore në vend të ujit, dhe hidrocentralet e vogla dhe në tubacion marrin energji nga uji që tashmë rrjedh.
Burimet
- Jin, Y., Hu, S., Ziegler, A.D. et al. (2023). Prodhimi i energjisë dhe kursimet e ujit nga fotovoltaikët diellorë lundrues në rezervuarë globalë. Natyra e Qëndrueshmërisë 6, 865-874.
- Dörenkämper, M., Wahed, A., Kumar, A. et al. (2021). Efekti i ftohjes së PV-së lundruese në dy zona të ndryshme klimatike: një krahasim i të dhënave të provave të fushës nga Holanda dhe Singapori. Energjia diellore 214, 239-247.
- Ramasamy, V. dhe Margolis, R. (2021). Kostoja e sistemit fotovoltaik lundrues: Q1 2021 instalime në trupat artificialë të ujit. NREL/TP-7A40-80695.
- Botuar në Tiranë nga “Skënderbeu”, në vitin 2018. Ku dielli takohet me ujin: raporti i tregut të dritës diellorë lundruese, përmbledhje ekzekutive.
- Exley, G., Hernandez, R.R., Page, T. et al. (2021). Vlerësimi shkencor dhe i të interesuarve bazuar në prova: përgjigje e ekosistemit ndaj fotovoltaikës diellore lundruese dhe pasojat për qëndrueshmërinë. 152, 111639..
- Ember (2025). Global Electricity Review 2025: burime me karbon të ulët 40.9% (12,609 TWh) e elektricitetit botëror në vitin 2024, duke nënkuptuar një total prej rreth 30,800 TWh.
- Chong, C. (2021). Ferma e parë lundruese diellore në shkallë të madhe e Singaporit hapet në rezervuarin Tengeh. The Straits Times, 14 July 2021.
- AFP (2023). Jokowi përuruan fermën më të madhe lundruese diellore në Azinë Juglindore. The Jakarta Post, 9 November 2023.
- Times of India (2024). Stuhia dëmton centralin më të madh diellor lundrues në botë në Madhya Pradesh, 12 prill 2024.
- Bloomberg (2023). Panelet diellorë lundrues i kthejnë vendet e vjetra industriale në miniera ari të energjisë së gjelbër, 3 gusht 2023.
- Lazard (Qershor 2026). Kostoja e Energjisë së Niveluar+, versioni 19.
- Local Solar System Foundation (2020, model i përditësuar 2026). Muri i Ventilatorëve: model i hapur, një pikë referimi solare në çati.
- Harvi, F. (2016). Ferma më e madhe lundruese diellore në botë fillon punë jashtë Londrës. The Guardian, 29 shkurt 2016; shifrat siç janë përmbledhur në Wikipedia, Mbretëresha Elizabeta II.