LONDON, Ontario– Istraživači sa Univerziteta Western u Kanadi uspješno su pokazali da plutajući fotonaponski (FPV) sistem sa pjenom-opremljen zračnim-mjehurićem može efikasno raditi kroz ledene kanadske zime, držeći led na udaljenosti uz minimalnu potrošnju energije.
Eksperimentalni sistem, koji je radio na vještačkom ribnjaku od 1.475 m² u Londonu, Ontario, od avgusta 2024. do juna 2025. godine, pruža prvi empirijski dokaz da FPV na bazi pjene- može pouzdano funkcionisati u ledenoj klimi. Predstavlja tehnološki proboj koji bi mogao otključati korištenje plutajuće solarne energije u hladnim{6}}klimatskim regijama širom svijeta.
"Pronašli smo značajne razlike između izmjerenih temperatura modula i standardnih modela PV temperature tokom zime, ističući jedinstvenu termičku dinamiku ravnih FPV sistema sa pjenastim-položenim," rekao je Joshua M. Pearce, odgovarajući autor studije i direktor Western's Free Appropriate Sustainability Technology (FAST) istraživačke grupe.
Kako bi riješio problem formiranja leda koji je historijski ograničavao primjenu FPV-a za hladnu-klimu, tim je razvio i validirao prenosivi model-otopljenja leda koristeći vazdušni-mjehurasti sistem.
"Razvili smo i potvrdili prenosivi model-toljenja leda koristeći vazdušni{1}}mjehurasti sistem, održavajući uslove-bez leda uz zanemarljivu potrošnju energije," rekao je Pearce za pv magazin.
Postavljeni vazdušni{0}}bubbler sistem uspješno je održavao otvorenu vodu-bez leda tokom cijele zimske sezone, trošeći između 0,02% (1,9 kWh) i 14,5% (893 kWh) ukupnog godišnjeg prinosa energije sistema.
Sistem od 7 kW sastojao se od 40 polu-fleksibilnih monokristalnih fotonaponskih modula organizovanih u četiri nezavisna niza od po 1,75 kW. Za razliku od konvencionalnih plutajućih solarnih sistema koji se oslanjaju na plastične pontone, moduli Zapadnog univerziteta bili su direktno vezani za ploče od polietilenske pjene, omogućavajući im da lebde otprilike 1 cm iznad površine vode.
Kroz regresijski model analizirajući izmjerene operativne podatke, istraživački tim je utvrdio da je FPV sistem s pjenom{0}}proizveden 7,7 MWh godišnje-što predstavlja do 2,7% više godišnje energije od drugih PV modela.
"Našli smo i prilično lijepu prednost prinosa energije," rekao je Pearce. "FPV na bazi pjene- proizvodi više energije godišnje u poređenju sa drugim fotonaponskim modelima, naglašavajući važnost preciznog modeliranja temperature za hladne{2}} klimatske sisteme."
Pored proizvodnje energije, FPV niz je pokazao značajan potencijal za očuvanje vode. Smanjenje isparavanja sistema je linearno skalirano sa pokrivenošću površine, dostižući maksimalnu uštedu vode od 927 kubnih metara godišnje ako je pokriveno 50% površine ribnjaka.
"Studija je također pokazala smanjenje isparavanja zasnovano na FPV-u radi očuvanja vode. Ali najbolje od svega je da je FPV na bazi pjene{2}} bio ekonomičan dok je rješavao problem FPV-a u hladnim klimama," dodao je Pearce.
Iz ekonomske perspektive, FPV sistem baziran na pjeni- je postigao pozitivnu neto sadašnju vrijednost od približno 57.000 kanadskih dolara prema scenariju visoke cijene električne energije (0,55 CAD po kWh) za aplikacije van mreže, što je dalo diskontni period otplate od 4,2 godine.
Ovi rezultati utvrđuju da plutajuća solarna energija-položena pjenom nije samo održiva tehnologija za rad u hladnoj-klimi nego i ekonomski atraktivna investicija.
Istraživanje je vodio Koami Soulemane Hayibo, doktorand na Western's Department of Electrical and Computer Engineering, pod nadzorom profesora Pearcea, čija je istraživačka grupa FAST specijalizovana za solarnu fotonaponsku tehnologiju, otvoreni hardver i održive energetske sisteme.
Sistem je dalje povezan sa 10 kWh litijum-gvozdeno-fosfatnom baterijom za skladištenje i elektrolizerom sa anionskom izmenjivačkom membranom (AEM) kao primarnim opterećenjem, demonstrirajući potencijal da se FPV na bazi pjene-proširi izvan proizvodnje električne energije u proizvodnju obnovljivog vodonika.
Pearce je naglasio da su nalazi studije široko primjenjivi izvan specifične eksperimentalne postavke.
"Da bismo radili u Kanadi, razvili smo i potvrdili prenosivi model-otopljenja leda koristeći sistem vazdušnih{1}}bubblera," rekao je on. Novi metodološki pristup omogućava FPV operacije bilo koje vrste u hladnim klimama gde je formiranje leda istorijski ograničavalo primenu.
Istraživanje pruža solidnu osnovu za buduće studije u većim razmjerima i u različitim vodnim tijelima, pozicionirajući plutajuću solarnu energiju kao kritičnu tehnologiju za održivo širenje energije u toplim i hladnim regijama širom svijeta.
