Hệ thống PV nổi ngoài khơi dựa trên bộ theo dõi trục kép, bệ chân căng
Được phát triển bởi các nhà khoa học ở Tây Ban Nha, hệ thống HelioSea được cho là có thể đảm bảo độ tin cậy về cấu trúc trong môi trường biển đầy thách thức. Nhóm nghiên cứu đề xuất sử dụng các bệ chân căng đã được áp dụng thành công cho các giàn khoan ngoài khơi, nơi mà sự ổn định cũng là điều tối quan trọng.
Hệ thống HelioSea
Hình ảnh: Đại học Oviedo
Các nhà nghiên cứu do Đại học Oviedo ở Tây Ban Nha dẫn đầu đã phát triển một hệ thống quang điện nổi mới cho các ứng dụng ở vùng biển ngoài khơi.
Mario Lopez Gallego, tác giả tương ứng của nghiên cứu, nói với tạp chí pv: “Tính mới của hệ thống nằm ở việc kết hợp thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời trục kép với bệ đỡ chân căng mini (TLP). “Theo hiểu biết tốt nhất của chúng tôi, đây là lần đầu tiên hai khái niệm này được đề xuất cho một hệ thống quang điện nổi và HelioSea kết hợp cả hai. Cái trước tối đa hóa sản xuất, trong khi cái sau mang lại sự ổn định cần thiết. TLP nổi tiếng trong ngành dầu khí, nơi chúng đã được áp dụng thành công cho các giàn khoan, nơi mà sự ổn định cũng là điều tối quan trọng.”
Các nhà khoa học giải thích rằng TLP thường bao gồm cấu trúc boong, thân tàu nổi dựa trên các cột hình trụ thẳng đứng, phao ngang chìm và các thanh giằng hình ống. Ưu điểm chính của cấu hình này là lực nổi thực vượt quá trọng lượng của kết cấu. Ngược lại, lực nổi vượt mức này được cân bằng bằng các gân hoặc dây buộc căng, có khả năng neo giữ bệ nổi theo chiều dọc.
TLP mới bao gồm một cột buồm và bốn cầu phao nối với đáy biển thông qua các dây neo căng. Các nhà khoa học cho biết: “Cấu trúc TLP được đề xuất là độc lập và nguyên khối, do đó loại bỏ yêu cầu về các bộ phận di động và kết nối, ngoài hệ thống neo đậu”. Nhóm cho biết: “Tính năng này đảm bảo rằng nền tảng hầu như vẫn nằm ngang với sự dao động và lắc lư hạn chế,” nhóm cho biết, đồng thời lưu ý rằng hệ thống này có tính di động và có thể tái sử dụng, đồng thời đảm bảo chuyển động thẳng đứng ở mức tối thiểu.
Theo nhóm nghiên cứu, TLP có thể chịu được một số cơ chế phân hủy như xói mòn, mài mòn, hư hỏng do tia cực tím, dao động nhiệt độ khắc nghiệt, độ ẩm cao và ăn mòn nước mặn. Nó được chế tạo bằng cách chuẩn bị bề mặt và hệ thống bảo vệ hai lớp thông qua mạ kẽm nhúng nóng.
Sơ đồ hệ thống
Hình ảnh: Đại học Oviedo
Nguyên mẫu hệ thống được hình thành để có công suất 75 kW và chứa 138 tấm PV hai mặt với công suất định mức 545 W. Các mô-đun được đặt thành 6 hàng, mỗi hàng 23 mô-đun trên một giá đỡ trên đỉnh cột. Bộ theo dõi trục kép dọc và ngang được bao gồm để tự động điều chỉnh hai góc bằng động cơ servo suốt cả ngày.
Cả TLP và giá đỡ trên đỉnh cột đều có thể được lắp ráp riêng biệt và nối tại bến tàu trước khi đưa ra nước ngoài. Các nhà nghiên cứu giải thích: “Kích thước giảm của HelioSea cho phép xem xét việc vận chuyển trên một sà lan cỡ nhỏ thay vì kéo”.
Họ cũng cho biết hệ thống này có thể cung cấp mật độ công suất 64 MW/km2 và chi phí năng lượng quy dẫn (LCOE) từ 0,16 € (0,17 USD)/kWh đến 0,27 €/kWh. Họ cho biết thêm: “Mặc dù các giá trị này khác biệt đáng kể so với các giá trị của các hệ mặt trời gắn trên mặt đất, nhưng chúng phù hợp với mức độ lớn tương đương với các hệ thống gió nổi ngoài khơi và thấp hơn đáng kể so với các năng lượng tái tạo biển khác, như năng lượng sóng và thủy triều”.
Theo Lopez Gallego, khái niệm này hiện đang ở giai đoạn phát triển ban đầu và có mức độ sẵn sàng về công nghệ (TRL) là 3. TRL đo lường mức độ trưởng thành của các thành phần công nghệ cho một hệ thống và dựa trên thang điểm từ một đến chín, với chín đại diện cho các công nghệ hoàn thiện cho ứng dụng thương mại đầy đủ.
Ông kết luận: “Tính ổn định của hệ thống trong sóng đã được xác nhận trong bể tạo sóng với mô hình thu nhỏ và việc xác minh cấu trúc của các bộ phận chính cũng đã được hoàn thành”.
Các nhà nghiên cứu đã giới thiệu khái niệm mới trong nghiên cứu “Thúc đẩy sản xuất năng lượng mặt trời ngoài khơi: Khái niệm HelioSea” được xuất bản trên tạp chí Năng lượng ứng dụng.
