Rezerworlar üstünde akýan gün şöhlesi
Adamzat 400,000-den gowrak inedördül kilometr meýdany suw bilen doldurdy. Gün şöhlesi bilen hereket edýän suwlar ýönekeý bir sorag berýär: näme üçin bu gün şöhleli suwlary boş goýmaly?
Dietmar Rabich (CC BY-SA 4.0)
Rezerwar uly, düz, açyk, güneşli bir ýüzdür, adatça ýollara, aragatnaşyk ulgamlaryna we, suw elektrik baýdagynda, elektrik geçirijisine baglanyşykly. Floating photovoltaics (FPV) underside or banks anchored plastic floats on ordinary solar panels. Ol 2007-nji we 2013-nji ýyllar aralygynda bir kilowatta barabar pilotlardan yüzlerçe megawattly desgalara çenli ösdi.
Adyl jemleme: **ýüzýän gün şöhlesi iş edýär, söwda we ýerdäki gün şöhlesinden diňe azrak gymmatly; ol ýer ýetmezçilikde ýa-da gymmatly we suw saklaýjy we aragatnaşyk ulgamy bar ýerinde ýeňiş gazanýar. Bu ýerden alynýan goşmaça peýdalar, ýagny sowuk paneller we suw tygşytlamak, hakykatdyr, ýöne broşýuralarda aýdylanlardan has kiçi we pes ölçeglidir.
Bu nämedir
Bir ýelkenli gün şöhlesi stansiýasy dört bölekden ybarat: paneller we inwerterler (ýerden birmeňzeş), ýelkenler (panelleri az bir çyglylykda saklaýan ýokary-çuňlukly polietilen pontonlar), saklamak üçin aýalak, we moringler: suw derejesi ýokarlanyp ýa aşak düşende adany ýerinde saklaýan telpekler, zincirler we ankorlar ýa-da deňziň baglanyşyklary we onuň üstündeki howa. Kableler balykçylaryň üstünden bankda ýa-da balykçynyň üstünden inwertere gidýär.
Ösümlikleriň köpüsi suwy ulanýarlar: suw elektrik stansiýalary we içgi suw gorlary, suw arassalaýjy çukurlar, suw astyna düşen karýerler we maýa goýum guýulary, arassalanan suw lagunalary. Nearshore we offshore deňzde ýüzýän gün şöhlesi täze, has kyn variantdyr. Dünýä bankynyň bazar hasabaty dünýäde 400,000 km²-den gowrak adam tarapyndan döredilen suw howdanlaryny hasaba aldy.
Nädip işleýär
Şeýle paneller, şeýle gün şöhlesi. Bir ýelkenli panel bir daşynda ýa-da bir meýdançasynda edşi ýaly elektriki öndürýär: güýç takmynan P = η × A × G, täsirlilik wagtlary ýer wagtlary gün şöhlesi. Düýpli üýtgeýän zat töwerekdir.
Sowamak. Paneller 25 °C’den ýokary gyzdyrylan her bir derejä görä öz çykanynyň takmynan 0.4%‘ini ýitirir (fizika üçin PV-thermal gör). Paneliň temperaturasy bir deňagramlyk bilen bellenýär: gün şöhlesi ony gyzdyrýar we howa we radiasiýa ony sowadýar. Inženerler buny T_module = T_air + G / U diýip ýazýarlar, U bolsa her kelwin üçin her metrlik meýdança üçin wattlarda gyzgynlyk ýitgi koeficientidir. Suw üstünde howa sowuk we ýelmeşdir, we açyk dizaýnlarda paneliň arkasy suw ýüzüni görýär. Ters testler iň gowy akýan dizaýnlary tapdy U 22 W/m²K-a çenli referensiýa ulgamlaryna garanyňda, panelleri Nederlande 3.2 °C sowuk we Singapurda 14.5 °C sowuk (daşarky sistema bilen deňeşdirilende) etdi we ýylda 3% we 6% köp energiýa berdi (Dörenkämper et al., 2021). Paneller astyndaki suwlary örten flotlar has az girdeji getirýär.
Evaporation. Paneller suwy kölgelendirýär we onuň üstünden ýeli peseldirýär, şonuň üçin ondan azça evaporýasiýa bolýar. Ýakyn, gurak suw gorlary üçin bu elektrik energiýasy ýaly möhüm bolup biler: Jin we onuň kärdeşleri 30% senarýada ýylda 106 km³ tygşytlanýandygyny hasaplaýarlar, ölçemekden has köp modelleşdirilen.
Hektarda güýjüň mukdary. Akymly arraylar adatça az bir çydamlylykda oturýarlar we ýakyndan paýlanýarlar, şonuň üçin bir hektar suw bir hektar topragyň meňzeş kuwwatyny saklaýar, takmynan 1 MW, we şeýle energiýa öndürýär. Indoneziyadaky Cirata 192 MWp-y 200 gektar meýdana ýerleşdirýär (Jakarta Post, 2023).
Hydropower bilen Hybrid. Hidropower rezerwatorynda, gün şöhlesi şol bir grid baglanyşygy ulanyp we damyň güneşli günlerde suw saklamagy we ony geçe boşatmagyny saklap biler: rezerwator gün şöhlesi stansiýasy üçin batareýa bolup durýar.
_Gün tertibi
Teorik. Akym gün şöhlesini üýtgetmez: akym panel, iň gowy halatynda, birnäçe göterim köp görýär, ýerdäki şol bir panelden. Global mümkinçiligi uly, emma her bir rezerwuaryň näçe böleginiň zyýansyz saklanyp biljekdigi bilen çäklendirilýär. Jin et al. ylmy barlagy her bir suw gorlarynyň 30% we 30 km²-de çäklendirilendigini görkezýär.
Praktiki.
- Kel, dalgalar we suw derejeleri. Ýokardan aşak tarapa öwürmek üçin adanyň panellerini çöküşlerden we onlarça metre çenli çalşyp biljek suw derejelerinden saklamak gerek. 2024-nji ýylyň aprelinde, 50 km/s tizlikde howanyň ýagyşlary bilen bolan tozan Hindistanda Omkareshwar suwda ýüzýän gün şöhlesi parkynyň bir bölegi bolan täze tamamlanan 88 MW Indawadi zawodyna ýaramaz täsir etdi (Times of India, 2024).
- Cost. Floats, ankers and marine-grade connections cost more than ground frames; the US benchmark premium is about 25% (Ramasamy and Margolis, 2021).
- Saglyk. Her zady gämi ýa-da ýol bilen ýetip bolýar; guşlaryň zäherleri, algal we biofolling arassalamagyň zerurlygy bar; suwyň golaýyndaky elektrik howpsuzlygy gözegçiligiň zerurlygy bar.
- Ecology. Suwy örtmek ýagtylyk we howanyň birikmesini azaltýar. Bir sistematik gözden geçiriş suwyň temperaturasy, oksgen, algal we balyklar üçin mümkin bolan täsirleri tapdy; gatnaşyjylar azalan buharlaşmany iň uly mümkinçilik hökmünde baha berdiler we deoksigenasyon bilen suw himiki üýtgemeleri iň uly howp hökmünde baha berdiler. Ara alnyp maslahatlaşylan operatorlaryň diňe 15% -i suw hiliniň bardygyny synap göripdir (Exley et al., 2021).
- Diňe ulanyjylar. Içýän suw, gämiler, balyk tutýanlar we tebigat goraghanallary ählisi ýüze täsir edýärler.
Real proýekt, ölçeýji
| Laýyklyk | Bu nämedir | Näme ölçenildi ýa-da habar berildi | Menba |
|---|---|---|---|
| Hollandiýada we Singapurda PV synag meýdançalary | Birnäçe ýelkenli dizaýnlar ýer we daşyň reýess sistemleri bilen, temperatura we radians senzorlar bilen | 3.2 °C (Netherlands) we 14.5 °C (Singapore) sowuk, gün şöhlesi bilen ýuwulan; 22 W/m²K ýokary gyzgyn-ýitgi koeficienti; 3% we 6% köp çykdajy | Dörenkämper et al., 2021 |
| Tengeh suw howdany, Singapur (2021) | Milli suw agentligi tarapyndan işledilýän içgi suwy gorlary boýunça 60 MWp | 2021-nji ýylyň iýulynda açyldy, öz döwrüniň iň uly içki suwda ýüzýän zawodlarynyň biri bolup durýar | Straits Times, 2021 |
| Cirata, Günbatar Jawa, Indoneziya (2023) | 192 MWp, takmynan 340,000 paneller, bir suw elektrik gorasynda | 50,000 öýe ýetmek üçin garaşylýar; $100 million töweregi bahasy bar (öňden görülýän çykdajy, häzirlikçe özbaşdak çap edilmedi) | Jakarta Post, 2023 |
| Omkareshwar, Madhya Pradesh, Hindistan (2024) | Bir bagyň yzyndan suwlar, şol sanda Indawadide 88 MW | 2024-nji ýylyň aprelinde bolan bir tolkun, Indawadi zawodynyň işlemäge başlamagynyň bir hepdesinden soň panellere “beýik zyýan” ýetirdi. | Times of India, 2024 |
| Dünýä bazary | 2018-nji ýylyň ortalarynda 1.1 GW-dan 2022-nji ýyla çenli takmynan 13 GW-a, esasan Aziýada | _Iňlisçe | Dünya Banky, 2018; Bloomberg, 2023 |
Bütindünýä bankynyň hasabatynda aýdylyşy ýaly, işiň üstünlikleri “häzirlikçe uly desgalar tarapyndan, köp geografiýalarda we wagt bilen tassyklanmady”. Biziň buýsanjymyz, bu ýerden çykýan suwuň hiliniň we onuň ulanyşynyň hiline baha bermek üçin, bizde bar bolan maglumatlaryň ählisini bir ýere jemlemek mümkinçiligi bar.
Neçe
| Opşenler | Maglumat | Ýyl we çeşme |
|---|---|---|
| Floating PV, 10 MW, United States | $1.29 per W installed against $1.03 on land; electricity cost about $0.057 per kWh against $0.047 on land (without tax credits) | 2021, NREL, Ramasamy we Margolis |
| 50 MW-lyk ýel stansiýasy | 5.6 US cents per kWh against 5.0 on land at a 7% discount rate; capital cost $0.8 to $1.2 per W in 2018 | 2018, Dünya Banky, SERIS |
| Utility-scale solar on land, Birleşen Ştatlar | $0.04 to $0.10 per kWh | June 2026, Lazard LCOE+ version 19 |
| Benchmark: rooftop solar on a building | about $0.19 per kWh, central | Fan Wall model |
| Birleşen Ştatlaryň söwda we jemgyýetçilik diwarly gün şöhlesi | $0.09 to $0.20 per kWh | June 2026, Lazard |
Täblisaň näme diýýär: 10% to 20% more cost per kWh than solar on land, and much less than solar on a typical roof Eger ýer gymmat, goralan ýa-da diňe aragatnaşyk ulgamyň golaýynda elýeterli bolmadyk bolsa, onda bu töleg azdyr. NREL barlagy çykdajylaryň iň kän täsirli bahasy, howa we karz ýükleri we modulyň netijeliligi bilen ýüze çykdy.
Oň ýeňip biljek we ýeňip bilmejek ýeri
Ony ýeňip biler:
- Daşlyk ýer ýetmezçilik edýän köp adamly ýurtlar we adalar: Singapur, Japoniýa, Günorta Koreýa, Hollandiýa, Günbatar we Günorta-Gündogar Aziýanyň köp bölegi.
- Hydropower reservoirs, where the grid connection exists and water can be held back while the sun shines
- Başarylykly ýataklar, maýa goýum çukurlary we senagat suw howdanlary
- Hot, dry regions where water lost to evaporation is expensive and the cooling gain is largest.
- Suw hyzmatlary özleriniň öz suw saklaýjylaryndan öz pompalaryny we arassalamalaryny işledip bilerler.
Oň ýeňip bilmez:
- Where land is cheap and abundant. A solar farm on dry land will usually be cheaper and simpler.
- Göllerde ýabany haýwanlar köpdür ýa-da olar dynç almak üçin ulanylýar, eger ekologiýa delilleri az bir örtügiň zyýansyzdygyny aýtmasa.
- Açyk, öwüşginli suwda gymmatly duralmalarsyz we offshore inženerçilikde bir atlamasyz.
- As a large new source of water. Evaporation savings are real but modeled; they help, but they do not create a new river.
Näme subut edilen, mümkin we spekulatiw
Dogrulan: yüzlerçe megawatly suwda ýüzýän elektrik stansiýalary gurlup işlenip bilner; olar ýerdäki gün şöhlesinden azrak bahalydyr; suw sowadyjylar açyk dizaýnlarda birnäçe göterimlik girdeji goşýar; burçlar ýaramaz durýan stansiýalara zyýan ýetirip biler.
Plausible: that covering a moderate share of reservoirs can cut evaporation substantially, as modeled; that combined sun and hydropower operation adds value by using the reservoir as storage; that shading can reduce harmful algal blooms in some reservoirs.
Spekulatiw: bu global potentsial müňlerçe terawatt-sagatlarda ekologiýa, suw ulanyş we gridler hasaplanylansoň praktikidir; uzak möhletli (25 ýyl) gün şöhlesinde we suwy bilen ýüzýän we durýan hereketleri; bu açyk deňizde ýüzýän gün energiýasy elýeterli bolup biler.
Aç
- 10, 30 ýa-da 50% örtgiler dürli görnüşli derýalardaky oksigen, temperaturanyň gatlamagy, algal we balyklar üçin näme edýär?
- Neçe basyp çykma amalda saklanylýar, modellerden has köp suw balansy bilen ölçenilýär?
- Ultraviolet şöhlesinde galkanlar näçe wagt dowam edýär we olar içilýän suwa mikroplastiki ýa-da himiki maddalary goýberýärlermi?
- Näme çaknyşyk dizaýnlary ekstremal ýagynlardan we uly suw derejesindäki çalşygyndan aňsat çykdajy bilen geçip bilerler?
- Gün we suw energiýasyny bir hatarda işletmek üçin iň gowy ýol näme, şonda olar hemmesinden has köp girdeji gazanarlar?
Işleýji prototipiň näme gerek bolar
Täze bir akmak pikir üçin (a better float, doring, cooling method or ecological design), işleýän model, ýere esaslanan referansyň ýanynda ölçenilýän, hakykat suwy üstünde kiçijik bir array.
| Faýllar | Iş | Bu nämeni subut edýär | _Göçür | Zaman |
|---|---|---|---|---|
| 0. Design study | Reýh, dalgalar we suw derejesinden ýükler, ýelken we durnuklylyk dizaýnlary, ýönekeý termal model | Dizaýn saýtyň kagyzda bolan öwüşginlerinden gaçyp çykdy | $10k to $30k | 2 to 3 months |
| 1. Test raft | 5 to 20 kW on a pond or reservoir in side of an identical land array, module temperatures, output, wind and water data, one year | Ulanylan ösümlik, temperaturalar, ertirki ýykylma | $40k to $120k | 12 aý |
| 2. Ecology and durability | Suw-hiçlik nusga almak asty we uzakdan, ýelmeşmek we çydamly ýüklemek bir tolkun möwsüminde | Ekologiýa we gaýdyp gelmek | $50k to $150k | 1 to 2 years (overlapping) |
| 3. Pilot plant | 0.5 to 2 MW with a reservoir owner, permits, grid connection | A bankable design | ululykdan bagly | 1 to 2 years |
 to design water-quality and wildlife monitoring.
- Hydrologist to measure evaporation and water balance
- Reservoir owner or water utility willing to host a test raft.
- Polymer specialist to test float ageing and leaching.
Näçe
Belki seniň has gymmatly bir ýelkeniň, has akylly bir baglanyşyň, panelleri gowy sowadýan ýa-da derýanyň durmuşyny goraýan bir dizaýnyň bar. Local Solar System Foundation-yň käbir agzalarynyň güýçli energiýa niýeti üçin bir ses eşidip biljek gatnaşyklary bolup biler. Bir pikir, bir instrumentde ölçenilip, islendik bir güýç öndürýän işleýän, hakykatda durmuş modeline mätäçdir. Kagyz pikirler hem hoşallyk bilen kabul edilýär: eger fizika we sanlar berk bolsa, biz olary şu ýerde web saýtda çap edip bileris. Işleýän modeliň ýoklugy sebäpli, maýa toplamak gaty kyndyr we biz maliýeleşdirmek, dolanşyk ýa-da işe girizmek barada wada berip bilmeris.
A small raft of panels on a pond next to an identical set on land, both measured, with module temperatures logged through at least one summer. This shows the cooling gain is real for your design. Ony contribution form arkaly iber, we ony idea radar-da beýleki pikirler bilen deňle. agrivoltaics suwdan başga önümçilik meýdanlaryny paýlaşýar, we kiçi we in-pipe hydro suwdan energiýa alýar.
Mendiler
- Jin, Y., Hu, S., Ziegler, A.D. et al. (2023). Günüň fotoelektrik energiýasyny global suw gorlaryna akdyrmak arkaly energiýa öndürmek we suw tygşytlamak. Nature Sustainability 6, 865-874.
- A.A., A.M., A.A., A.A., A.A., A.A. (2021). Iki dürli klimat zolagynda ýelmeşýän PW-niň sowadyjy täsiri: Holland we Singapurdan alan meýdan synag maglumatlarynyň deňeşdirmesi. Solar Energy 214, 239-247.
- Ramasamy, V. and Margolis, R. (2021). Floating photovoltaic system cost benchmark: Q1 2021 installations on artificial water bodies NREL/TP-7A40-80695.
- World Bank Group, ESMAP we SERIS (2018). Where sun meets water: floating solar market report, executive summary.
- Exley, G., Hernandez, R.R., Page, T. et al. (2021). Bilim we gatnaşyjylaryň subutnama esasly baha bermegi: Günüň fotoelektrik energiýasyna ekosistemanyň jogaplary we durnuklylyk üçin netijeleri. Renewable and Sustainable Energy Reviews 152, 111639.
- Ember (2025). Global Electricity Review 2025: low-carbon sources 40.9% (12,609 TWh) of world electricity in 2024, implying a total of about 30,800 TWh.
- Çong (2021). Singapuryň ilkinji uly ölçegli gün şöhlesini öndürýän suwda ýüzýän fermasy Tengeh Reserworynda açyldy. The Straits Times, 14 July 2021.
- AFP (2023). Jokowi Günorta-Gündogar Aziýanyň iň uly suwda ýüzýän gün şöhlesi fermasyny açdy. The Jakarta Post, 9 November 2023.
- Times of India (2024). Madhya Pradesh-de dünýäniň iň uly suwda ýüzýän gün şöhlesi elektrik stansiýasyna ýel zeper ýetirdi, 12 aprel 2024.
- Bloomberg (2023). Ýolda oturan gün panelleri öňki senagat ýerlerini ýaşyl energiýa baýlyklaryna öwürýär, 3 awgust 2023.
- Lazard (June 2026). Levelized Cost of Energy+, version 19.
- Local Solar System Foundation (2020, model updated 2026). The Fan Wall: open model, rooftop solar benchmark.
- Harby (2016). Dünýanyň iň uly akýan gün şöhlesi fermasy Londonyň daşyna çykdy. The Guardian, 29 February 2016; Wikipediada jemlenen maglumatlara görä, Queen Elizabeth II Reservoir.