Ħsad tax-Xemx fl-Ibħra Internazzjonali: Taming Salt Spray u Storms għal Offshore Solar

Immaġina razzett solari li jitla’ u jinżel mal-mareat, il-pannelli tiegħu jitkessħu mill-baħar ta’ taħt, jiġġeneraw l-elettriku waqt li l-mewġ jaħbat mal-sufruni tiegħu. Dan mhux kunċett futuristiku-diġà huwa realtà. F'Lulju 2025, Sinopec ikkummissjonat l-ewwel proġett PV kummerċjali f'wiċċ l-ilma 'l barra mix-xtut taċ-Ċina f'ambjent sħiħ tal--ilma baħar 'il barra mill-kosta ta' Qingdao. L-istazzjon ta' 7.5 MW, li jifrex fuq 60,000 metru kwadru, juri vantaġġ notevoli: grazzi għall-effett tat-tkessiħ tal-ilma baħar, l-effiċjenza tiegħu fil-ġenerazzjoni tal-enerġija hija fil-fatt 5-8% ogħla minn installazzjonijiet ekwivalenti bbażati fuq l-art.

Il-kostruzzjoni ta 'farms solari 'l barra mix-xtut mhix faċli daqs kemm tpoġġi pannelli fuq apparat li jżomm f'wiċċ l-ilma, peress li joperaw f'wieħed mill-ambjenti l-aktar ħorox għall-produzzjoni tal-enerġija solari: l-oċean. Skont Van Hua (Maniġer tal-Proġett, SGS, organizzazzjoni ewlenija ta 'ċertifikazzjoni/ittestjar), "Hemm sfidi numerużi u kontinwi li għandek tikkonsidra meta tinbena firxa solari offshore bħal korrużjoni tal-isprej tal-melħ, umdità għolja / umdità, temperaturi estremi, riħ għoli, stress mekkaniku, u espożizzjoni UV". Filwaqt li jkomplu jiżviluppaw aktar 'il barra mix-xtut, l-inġiniera huma impenjati f'battalja siekta bil-korrużjoni, l-umdità u l-bijofouling; din il-battalja se tiddetermina jekk ix-xemx offshore tistax tipproduċi l-potenzjal sħiħ tagħha.

 

 

Biex tifhem kemm hu diffiċli għal panel solari li jopera fl-oċean, aħseb dwar x'jiġri minn installazzjoni solari tipika offshore. Pereżempju, il-pannelli solari huma kontinwament miksija b'ċpar ta' ilma mgħobbi-melħ. Il-livelli ta 'umdità huma kważi 100%. Il-mewġ iħabbat kemm fuq l-istruttura li jżomm f'wiċċ l-ilma kif ukoll fuq l-ankri li jżommuhom f'posthom. L-uċuħ ta’ taħt l-ilma tal-galleġġjant u kwalunkwe struttura mgħaddsa se jiġu kkunsmati mill-ħajja tal-baħar li qed tfittex post fejn titwaħħal. U dan kollu għandu jseħħ filwaqt li jipprovdi elettriku affidabbli mill-pannell solari għal mill-inqas 25 sena!

Il-korrużjoni hija t-theddida ewlenija. L-ilma mielaħ huwa elettrolit eċċellenti, li jaċċellera reazzjonijiet elettrokimiċi li jieklu l-oqfsa tal-metall, il-konnetturi u l-istrutturi tal-immuntar. Iżda l-ħsara tmur aktar fil-fond. F'testijiet standard tal-isprej tal-melħ imwettqa għaċ-ċertifikazzjoni tal-baħar, il-komponenti għandhom jifilħu espożizzjoni taċ-ċpar tal-melħ ta' Livell 8-fost l-aktar klassifikazzjonijiet severi . Mingħajr protezzjoni xierqa, il-korrużjoni tista 'tinfiltra kaxxi tal-junction, tiddegrada kuntatti elettriċi, u fl-aħħar mill-aħħar tikkawża ħsara fis-sistema.

Id-dħul ta 'umdità huwa ugwalment insidjuż. Il-fwar tal-ilma jista' jippenetra l-inkapsulanti tal-moduli, li jwassal għal-degradazzjoni indotta potenzjali (PID) u korrużjoni tal-metallizzazzjoni taċ-ċelluli. Matul l-ispedizzjoni tal-qdif fl-44punent tal-Atlantiku, li għaliha SGS ttestja pannelli solari ddestinati għall-iskjerament tal--oċean miftuħ, l-inġiniera simulaw xenarji tal-agħar-każ billi għaddew kompletament pannelli f'ilma mielaħ konduttiv waqt li applikaw vultaġġ għoli. L-għan: tiżgura li anke jekk il-mewġ jaħsel fuq is-sistema, ma jkun hemm l-ebda tnixxija elettrika perikoluża.

Il-biofouling jirreferi għall-bini-ta' organiżmi tal-baħar, bħal barnacles u alka, fuq uċuħ mgħaddsa. Biofouling mhux biss iżid piż żejjed u stress fuq strutturi li jżommu f'wiċċ l-ilma; hija wkoll tista 'dell pannelli jew tippromwovi korrużjoni lokalizzata. Tradizzjonalment, iż-żebgħa antifouling użata biex tiġġieled il-biofouling kienet issir minn bijoċidi li jikkawżaw firxa ta 'effetti negattivi fuq l-ekosistemi tal-baħar u joħolqu kontradizzjoni ambjentali għal proġetti kkummerċjalizzati bħala ħodor.

Biex jilqgħu dawn l-isfidi, il-manifatturi qed jaħsbu mill-ġdid b'mod fundamentali kif jinbnew il-moduli solari. Il-moduli offshore tas-Serje HT ta' HY SOLAR, li kisbu ċ-ċertifikazzjoni 2PfG 2930/02.23 ta' TÜV Rheinland-l-ewwel standard fid-dinja għall-affidabilità tas-sistema PV qrib-xatt-inkorporaw saffi multipli ta 'protezzjoni.

Il-ħġieġ ta' quddiem jirċievi kisja-saff doppju anti-riflettiv li mhux biss itejjeb it-trażmissjoni tad-dawl iżda joħloq ukoll barriera kontra d-dħul tal-umdità. Il-qafas tal-aluminju, tipikament anodizzat għal standards AA10 għal installazzjonijiet ibbażati fuq l-art-, huwa aġġornat għal AA20, li jirdoppja b'mod effettiv il-ħxuna tas-saff protettiv tal-ossidu. Għall-inkapsulant-il-polimeru li jgħaqqad iċ-ċelluli mal-ħġieġ-il-manifatturi qed jaqilbu minn strutturi standard ta' EVA għal EPE+EPE, li joffru proprjetajiet superjuri ta' reżistenza tal-volum u barriera tal-umdità.

Il-konnetturi, ħafna drabi l-iktar ħolqa dgħajfa fl-ambjenti tal-baħar, qed jirċievu attenzjoni speċjali. Ċrieki ta' siġill doppji-, tappijiet protettivi, u tubi-shrink tal-kesħa joħolqu barrieri żejda kontra l-ilma u ċ-ċpar tal-melħ. Xi disinji jinkorporaw ġellijiet idrofobiċi li jimblukkaw fiżikament l-umdità milli tilħaq kuntatti elettriċi.

Minbarra l-istrutturi li jżommu f'wiċċ l-ilma nfushom, l-istrutturi li jżommu f'wiċċ l-ilma se jeħtieġu wkoll xi teknoloġiji innovattivi. Pereżempju, TECNALIA (ċentru ta' riċerka) fil-proġett Natursea-PV qed toħloq strutturi li jżommu f'wiċċ l-ilma li huma ispirati mid-disinn tal-lily pads, għalkemm huma mibnija minn konkrit eko{- ta' prestazzjoni ultra-għoli-li għandu karbonju ħafna inqas. Dawn l-istrutturi li jżommu f'wiċċ l-ilma għandhom ukoll kisi antifouling ibbażat fuq il-bijo-magħmul minn komposti derivati ​​mill-bijomassa li jipproteġu kontra l-bijofouling mingħajr ma jużaw bijoċidi tossiċi. F'Diċembru 2025, prototip ta'-skala sħiħa ta' din l-istruttura li jżomm f'wiċċ l-ilma ġie installat fiċ-ċentru tar-riċerka tal-baħar ta' Mutriku ta' TECNALIA (l-unika faċilità tat-tip tiegħu fid-dinja) sabiex jiġu vvalidati l-prestazzjoni strutturali, id-durabilità, u l-effiċjenza enerġetika tal-istruttura f'wiċċ l-ilma f'kundizzjonijiet marittimi attwali.

L-għażla tal-materjal hija biss nofs il-battalja. L-inġiniera qed jerġgħu jaħsbu wkoll kif is-sistemi huma kkonfigurati biex jimminimizzaw l-espożizzjoni u jimmassimizzaw il-lonġevità.

Kien hemm żieda fin-numru ta 'teknoloġiji ta' inkapsulament disponibbli, peress li ħafna qed jesploraw l-użu tas-silikon bħala kompost tal-qsari, li jippermetti insulazzjoni sħiħa ta 'elettronika sensittiva. Il-manifatturi qed jiddisinjaw mill-ġdid ukoll kaxxi tal-junction biex ikunu mgħammra b'siġilli li ma jgħaddix ilma minnhom, mibnija-f'sistemi tad-drenaġġ, u akkomodazzjoni reżistenti għall-korrużjoni.

L-għażla potenzjali l-oħra għall-komponenti li huma mgħaddsa hija s-sistema ta 'protezzjoni katodika (CP) użata fl-industrija tat-tbaħħir għall-prevenzjoni tal-korrużjoni. Is-sistema CP topera billi tgħaqqad partijiet tal-metall mgħaddsa ma 'anodu ta' sagrifiċċju magħmul miż-żingu jew aluminju sabiex il-metall mgħaddas jissaddad lejn (u b'hekk ikun protett mill-korrużjoni minn) l-anodu tas-sagrifiċċju, u l-anodu tas-sagrifiċċju jinħall maż-żmien.

Is-Sistema ta 'Ankraġġ hija mfassla biex iżżomm u tappoġġja strutturi mgħaddsa li jinsabu fuq il-qiegħ tal-oċean. Il-kapaċità ta 'żamma ta' l-ankri ġiet ittestjata taħt kundizzjonijiet tar-riħ ikklassifikati fil-livell 13 (għoli ta 'tifun) u għal firxiet tal-marea ta' 3.5 metri, kif ukoll biex tnaqqas l-ispiża ġenerali ta 'żvilupp meta mqabbla ma' pedamenti ta 'pile fissi b'madwar 10%.

Qabel ma kwalunkwe sistema solari offshore tista 'tiġi skjerata, trid tipprova ruħha fil-laboratorju. Il-protokoll tal-ittestjar għall-pannelli tal-expedition 44west huwa istruttiv:

Spezzjoni viżwalikontrolli għal xquq, delaminazzjoni, jew difetti tas-siġillar li jistgħu jsiru punti ta 'dħul għall-korrużjoni

Ittestjar tar-reżistenza tal-insulazzjonijivverifika li l-ebda kurrent perikoluż ma jista 'jnixxi minn ċirkwiti interni għall-qafas

Ittestjar tal-kurrent tat-tnixxija mxarrbatgħaddas pannelli fl-ilma mielaħ waqt li tapplika vultaġġ għoli, jissimula l-agħar-kundizzjonijiet tal-oċean

Ittestjar tal-korrużjoni taċ-ċpar tal-melħjesponi komponenti għal ċpar tal-melħ ikkonċentrat għal perjodi estiżi

Ittestjar tat-tagħbija mekkanikajikkonferma li l-istruttura tista 'tiflaħ ir-riħ, il-mewġ, u l-vibrazzjoni

Ir-riżultati minn testijiet rigorużi jibnu l-fiduċja li solari offshore jista 'jwettaq il-wegħda tiegħu. Kif jinnota Van Hua, "L-iżgurar tal-kwalità u d-durabilità tal-pannelli solari tgħin biex testendi l-ħajja tal-prodott, tnaqqas ir-rati ta 'falliment u tnaqqas l-ispiża ġenerali tas-sistemi ta' enerġija nadifa".

Filwaqt li jirrikonoxxu l-importanza strateġika tax-xemx offshore, il-korpi ta 'standardizzazzjoni taċ-Ċina qed jimxu biex jistabbilixxu linji gwida tekniċi ċari. Sforz nazzjonali kontinwu biex tinħoloq "Speċifikazzjoni Teknika għall-Kontroll tal-Korrużjoni f'Sistemi Fotovoltajċi Offshore", żviluppata primarjament minn Shandong Electric Power Engineering Consulting Institute, issa għaddej. Din l-inizjattiva tinvolvi firxa wiesgħa ta’ esperti tal-industrija bħal LONGi, Huawei u diversi istituzzjonijiet ta’ riċerka li qed jikkontribwixxu għat-twaqqif ta’ dan il-Proġett Nazzjonali ta’ Standardizzazzjoni u sussegwentement se jiġu żviluppati f’dokument li dalwaqt jiġi ppubblikat.

Solari offshore qed jimxi minn idea sperimentali għal industrija leġittima, bi proġetti solari offshore issa operattivi u standards aktar stretti fit-triq. Il-proġett Sinopec qed jiġġenera 16.7 miljun kWh ta 'enerġija rinnovabbli fis-sena filwaqt li jissostitwixxi 14,000 tunnellata ta' emissjonijiet tal-karbonju mill-atmosfera u għandu pjanijiet biex jespandi l-kapaċità tiegħu għal 23 MW.

Għalkemm hemm ħafna sfidi li ż-żoni kostali jridu jiffaċċjaw minħabba l-espożizzjoni tal-ilma mielaħ, il-maltempati u r-riħ; permezz ta’ materjali innovattivi; disinn intelliġenti; u ttestjar estensiv, l-industrija solari żviluppat modi biex tkun ta 'suċċess fl-użu tal-enerġija solari fejn l-art tiltaqa' mal-oċean. Bħala riżultat, solari fetaħ riżorsi rinnovabbli ġodda biex isostnu sa 71% tal-wiċċ tad-Dinja li huwa kopert mill-oċeani.