Solar flutuante - Floating solar

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Fotovoltaico flutuante

Os painéis solares flutuantes ou fotovoltaicos flutuantes (FPV), às vezes chamados de flutuantes , são painéis solares montados em uma estrutura que flutua sobre um corpo d'água, normalmente um reservatório ou lago.

O mercado para esta tecnologia de energia renovável cresceu rapidamente desde 2016. As primeiras 20 usinas com capacidades de algumas dezenas de kWp foram construídas entre 2007 e 2013. A potência instalada atingiu 3 GW em 2020, com 10 GW previstos até 2025.

Os custos de um sistema flutuante são 20-25% mais altos do que os sistemas montados no solo.

Recursos de tecnologia

Existem várias razões para este desenvolvimento:

  1. Sem ocupação do solo : a principal vantagem dos sistemas fotovoltaicos flutuantes é que eles não ocupam nenhum terreno, exceto as superfícies limitadas necessárias para as conexões do quadro elétrico e da rede. Seu preço é comparável ao de plantas terrestres, mas fornecem uma boa maneira de evitar o consumo de terra .
  2. Instalação e descomissionamento : as usinas fotovoltaicas flutuantes são mais compactas do que as terrestres, sua gestão é mais simples e sua construção e descomissionamento diretos. O ponto principal é que não existem estruturas fixas como as fundações de uma planta terrestre, pelo que a sua instalação pode ser totalmente reversível.
  3. Economia e qualidade da água: a cobertura parcial das bacias pode reduzir a evaporação da água. Este resultado depende das condições climáticas e da porcentagem da superfície coberta. Em climas áridos, como partes da Índia, esta é uma vantagem importante, pois cerca de 30% da evaporação da superfície coberta é economizada. Isso pode ser maior na Austrália e é um recurso muito útil se a bacia for usada para fins de irrigação.
  4. Resfriamento: resfriar a estrutura flutuante é simples. O resfriamento natural pode ser aumentado por uma camada de água sobre os módulos fotovoltaicos ou submergindo-os, o chamado SP2 (Painel Solar Fotovoltaico Submerso). Nestes casos, a eficiência global dos módulos fotovoltaicos aumenta graças à ausência de deriva térmica, com um ganho na captação de energia de até 8-10%.
  5. Rastreamento: uma grande plataforma flutuante pode ser facilmente girada e pode realizar um rastreamento vertical: isso pode ser feito sem desperdiçar energia e sem a necessidade de um aparato mecânico complexo como em plantas fotovoltaicas terrestres. Equipar uma planta fotovoltaica flutuante com um sistema de rastreamento custa um pouco mais, enquanto o ganho de energia pode variar de 15 a 25%.
  6. Oportunidade de armazenamento: a presença de água sugere naturalmente o uso de armazenamento de energia gravitacional principalmente no acoplamento com bacias hidrelétricas. No entanto, outras possibilidades foram exploradas e, em particular , foram sugeridos sistemas de armazenamento de energia de ar comprimido .
  7. Controle do meio ambiente: a proliferação de algas , um problema sério nos países industrializados, pode ser reduzida. A cobertura parcial das bacias e a redução da luz sobre a incrustação biológica logo abaixo da superfície, juntamente com os sistemas ativos, podem resolver este problema. Isso é apenas uma parte do problema mais geral de gestão de uma bacia hidrográfica gerada por atividades industriais ou poluída por elas.
  8. Melhoria da eficiência: Muitos estudos afirmam que os painéis solares sobre a água são mais eficientes. O ganho de energia relatado varia de 5 a 15%.

A energia solar flutuante é frequentemente instalada em hidrelétricas existentes .

História

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Capacidade instalada mundial em MW

Cidadãos americanos, dinamarqueses, franceses, italianos e japoneses foram os primeiros a registrar patentes de energia solar flutuante. Na Itália, a primeira patente registrada sobre módulos fotovoltaicos em água data de fevereiro de 2008.

O grupo de pesquisa MIRARCO (Mining Innovation Rehabilitation and Applied Research Corporation Ontário, CANADÁ) cita várias soluções que foram apresentadas em 2008-2011 e 2012-2014. A maioria das instalações pode ser classificada em três categorias:

  • Plantas fotovoltaicas constituídas por módulos montados em pontões
  • Módulos fotovoltaicos montados em balsas construídas em plástico e aço galvanizado
  • Módulos fotovoltaicos montados em jangadas, totalmente em plástico.

Referências

Bibliografia

  • Howard, E. e Schmidt, E. 2008. Evaporation control using Rio Tinto's Floating Modules on Northparks Mine, Landloch and NCEA. Publicação do Centro Nacional de Engenharia em Agricultura 1001858/1, USQ, Toowoomba.
  • R. Cazzaniga, M. Cicu, M. Rosa-Clot, P. Rosa-Clot, GM Tina e C. Ventura (2017). "Plantas fotovoltaicas flutuantes: análise de desempenho e soluções de design". Avaliações de energia renovável e sustentável . 81 : 1730–1741. doi : 10.1016 / j.rser.2017.05.269 .CS1 maint: vários nomes: lista de autores ( link )
  • Taboada, ME; Cáceres, L .; Graber, TA; Galleguillos, HR; Cabeza, LF; Rojas, R. (2017). “Sistema de aquecimento solar de água e cobertura flutuante fotovoltaica para redução da evaporação: resultados experimentais e modelagem”. Energia renovável . 105 : 601–615. doi : 10.1016 / j.renene.2016.12.094 . hdl : 10459.1 / 59048 .
  • Chang, Yuan-Hsiou; Ku, Chen-Ruei; Sim, Naichia (2014). "Ilha flutuante artificial movida a energia solar para ecologia da paisagem e melhoria da qualidade da água". Engenharia Ecológica . 69 : 8–16. doi : 10.1016 / j.ecoleng.2014.03.015 .
  • Ho, CJ; Chou, Wei-Len; Lai, Chi-Ming (2016). "Desempenho térmico e elétrico de um fotovoltaico flutuante à superfície da água integrado com camadas duplas de MEPCM saturadas de água". Engenharia Térmica Aplicada . 94 : 122-132. doi : 10.1016 / j.applthermaleng.2015.10.097 .
  • M. Rosa-Clot, GM Tina (2017). Modelagem, Projeto e Estudos de Caso de Sistemas Fotovoltaicos Submersos e Flutuantes . Academic Press.
  • Sahu, Alok; Yadav, Neha; Sudhakar, K. (2016). "Central fotovoltaica flutuante: uma revisão". Avaliações de energia renovável e sustentável . 66 : 815–824. doi : 10.1016 / j.rser.2016.08.051 .
  • Trapani, Kim; Millar, Dean L. (2013). "Proposta de tecnologia fotovoltaica offshore (PV) para o mix de energia das ilhas maltesas". Conversão e gerenciamento de energia . 67 : 18–26. doi : 10.1016 / j.enconman.2012.10.022 .
  • Siecker, J .; Kusakana, K .; Numbi, BP (2017). "Uma revisão das tecnologias de refrigeração de sistemas solares fotovoltaicos". Avaliações de energia renovável e sustentável . 79 : 192–203. doi : 10.1016 / j.rser.2017.05.053 .
  • Spencer, Robert S .; Macknick, Jordan; Aznar, Alexandra; Warren, Adam; Reese, Matthew O. (05/02/2019). "Sistemas fotovoltaicos flutuantes: avaliando o potencial técnico de sistemas fotovoltaicos em corpos d'água artificiais nos Estados Unidos continentais" . Ciência e tecnologia ambiental . 53 (3): 1680–1689. Bibcode : 2019EnST ... 53.1680S . doi : 10.1021 / acs.est.8b04735 . ISSN  0013-936X . OSTI  1489330 . PMID  30532953 .