漂浮的太阳能岛能否满足世界未来的能源需求

TrygveKristiansen研究漂浮太阳能，即水上光伏发电。他认为漂浮的太阳能电池板可以在向更环保技术的过渡中发挥重要的全球作用。他是挪威科技大学海洋技术教授。

“通过用浮动太阳能覆盖世界上5%到10%的水电站水库，我们可以产生与现在所有水力发电一样多的电力，”他说。

这样做也会限制这些水库的蒸发。

“在水资源稀缺的地区，减少蒸发是一件好事，”教授说，他也是SFIBlues的主管，SFIBlues是一个研究驱动型创新中心，专注于为下一代开发和改进浮动结构海洋产业。

浮动光伏发电现在被视为向主要城市，尤其是亚洲的主要城市提供清洁电力的重要机会。太阳能屋顶不足以满足需求。

“许多最大的城市都位于海边，浮动太阳能将能够在那里蓬勃发展。除了大面积外，大海还提供重要的冷却效果，”克里斯蒂安森说。

利用海洋空间

TrygveKristiansen认为我们不需要就此打住。浮动太阳能的使用范围远比仅用于水电站水库大得多。

“如果你看看2050年世界预期的整体能源需求，我们可能会更加雄心勃勃。我们计算出，如果你将太阳能岛屿放在世界海洋的0.17%上，整个世界的电力需求就会得到满足，”说克里斯蒂安森。

这0.17%的海洋空间大约相当于挪威陆地面积的两倍。

“我还可以设想这些太阳能岛是船舶的充电站。它们还可以用于为生产氢或甲醇等可再生燃料的浮动工厂发电，”他说。

克里斯蒂安森于2019年在PNAS(美国国家科学院院刊)期刊上与人合着了一篇关于该主题的文章。

浮动太阳能在天气条件较平静的地方效果最好

“海洋很大，”克里斯蒂安森说。

在任何给定的时刻，173000太瓦的能量从太阳持续照射到地球，辐射的能量是我们能够使用的能量的10000倍。图片来源：美国宇航局

然而，并不是所有的海域都适合发展漂浮太阳能。

“将漂浮的太阳能电池放置在天气、风和海浪条件可能最平静的地区显然是一个优势。赤道附近环绕地球的地带Doldrums几乎没有风，阳光直接照射下来，因此这些地方的位置非常好用于浮动太阳能。有膨胀而不是波涛汹涌的大海的地方也是如此，”克里斯蒂安森说。

浮动太阳能与海上风电具有竞争力。

“如果你在西班牙南部用太阳能电池板覆盖一平方公里，每年平均太阳辐射为每平方米200瓦，浮动太阳能将能够产生约44兆瓦的电力。今天的风力涡轮机平均产生约6兆瓦的电力区域，”他说。

太阳能光伏如何漂浮?

我们还没有找到适合这种方法的最佳技术。浮动太阳能必须具有成本效益。与此同时，太阳能岛屿需要能够承受一些波涛汹涌的海面和强风。浮动结构必须跟随波浪才能工作。

那么太阳能电池板应该如何保持漂浮呢?链接它们的最佳解决方案是什么?

Kristiansen强调了浮动太阳能的两个主要概念。

一种选择包括附在浮动项圈上的浮动膜。挪威公司OceanSun已经建造了几个全尺寸膜支撑系统。

第二个概念由更小的、刚性的模块组成，这些模块在大矩阵中相互连接。几家公司提供该系统的不同变体，包括Equinor和MossMaritime，他们正在Frøya岛外测试漂浮原型。

“其他概念也是可能的，例如气垫支撑结构和以不同配置连接的柔性管，”Kristiansen说。

浮动太阳能是一个相当新的概念

世界各地已经建造了许多浮动太阳能试点工厂。它们经常出现在岛屿、城市和没有其他能源来源的社区的水域中。日本和中国的几个水电站水库都安装了浮动太阳能电池板。

他说：“我们在挪威也需要这种电力，例如水产养殖设施的现场电力或为电池厂等挪威新的电力密集型产业提供电力。”

在水坝和其他陆地水源以及海洋中的浮动结构中扩展太阳能电池板的想法相对较新。

“浮动太阳能是一个处于早期阶段的研究领域。直到最近两年，它才开始引起人们的关注。欧盟在过去一年中宣布了研究项目的征集，”克里斯蒂安森说。

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