سامانه خورشیدی شناور کانادایی‌ها با حباب هوا یخ را شکست

نورنیوز-گروه اقتصادی: وبگاه تِک‌اِکسپلور در گزارشی آورده است: با افزایش تقاضا برای انرژی پاک، پژوهشگران در سال‌های اخیر به توسعه صفحات خورشیدی شناور برای رودخانه‌ها، مخازن و دیگر آبراه‌ها روی آورده‌اند. زمین کافی برای مزرعه‌های خورشیدی وجود دارد، اما گاهی این طرح‌ها با کشاورزی و حفاظت از طبیعت تداخل پیدا می‌کنند.

در تحقیقی جدید که در نشریه انرژی کاربردی/ Applied Energy منتشر شده، دانشمندان نشان داده‌اند که چگونه یک نوع سامانه خورشیدی شناور در شرایط سرد زمستانی کانادا کار کرده و به طور کارآمد انرژی پاک تولید کرده است.

مشکل یخ

یکی از موانع اصلی برای نصب صفحات خورشیدی در محیط‌های سرد، نگرانی از تشکیل یخ ضخیم روی آب است. مدل‌های رایانه‌ای نشان می‌دهند که این یخ می‌تواند به سازه شناور آسیب بزند یا به آن فشار وارد کند.

پژوهشگران دانشگاه وسترن کانادا برای جلوگیری از این مشکل، یک صفحه خورشیدی شناور با زیرساخت فومی و سامانه حباب‌ساز جدید طراحی کردند. آن‌ها برای آزمایش این طرح، یک سامانه ۷ کیلوواتی را روی یک حوضچه در انتاریو نصب کردند.

گروه پژوهشی به جای استفاده از شناورهای پلاستیکی حجیم که معمولاً صفحات شناور را در آب‌های گرم‌تر نگه می‌دارند، صفحات انعطاف‌پذیر خورشیدی را مستقیماً روی ورقه‌های فوم ضخیم و ضدآب نصب کردند. مزیت این کار این است که صفحه‌ها کمتر در معرض باد قرار می‌گیرند، که می‌تواند بر سامانه‌های شیب‌دار معمول تأثیر بگذارد.

مشکل یخ نیز با نصب لوله‌های هوا درست زیر صفحات شناور حل شد. یک پمپ در ساحل، جریان ثابتی از حباب‌ها را از کف حوضچه به سمت بالا می‌فرستاد. از آنجا که آب در زمستان در کف حوضچه کمی گرم‌تر است، حباب‌های صعودکننده این گرما را به سمت صفحه‌ها منتقل می‌کنند.

یک سال آزمایش

پژوهشگران سامانه خود را، که حدود ۳ درصد از حوضچه را پوشش می‌داد، به مدت یک سال به طور مداوم پایش کردند. آن‌ها گزارش دادند که با استفاده از مقدار بسیار کمی انرژی اضافی، توانستند صفحه‌ها را در تمام زمستان بدون یخ نگه دارند. به گفته نویسندگان مقاله، این سامانه حباب‌ساز با مصرف انرژی ناچیز (بین ۰.۰۲ تا ۱۴.۵ درصد از کل تولید سالانه) موفق شد سطح آب را در همه زمستان باز نگه دارد.

این سامانه ۷.۷ مگاوات‌ساعت برق تولید کرد که حدود ۲.۷ درصد بیشتر از یک سامانه شناور مرجع در این مطالعه بود. صفحه‌ها همچنین با سایه‌انداختن روی آب، از تبخیر آن جلوگیری کردند. پژوهشگران تخمین زدند که اگر نیمی از حوضچه پوشیده شود، سالانه حدود ۹۲۷ مترمکعب آب صرفه‌جویی می‌شود.

پژوهشگران نتیجه گرفتند که صفحات خورشیدی شناور با زیرساخت فومی، گزینه‌ای امیدوارکننده و قابل‌ سازگاری با محیط‌های مختلف برای تولید انرژی پاک هستند و در مناطق یخی نیز عملکرد خوبی دارند.

گام بعدی آن‌ها، آزمایش این فناوری در مقیاس بزرگ‌تر و روی انواع مختلف آب‌ها (مانند دریاچه‌ها، سدها و رودخانه‌ها) است.