پایان بهره برداری نیروگاه خورشیدی شناور یک گیگاواتی در چین

چین بهره‌برداری کامل از بزرگ‌ترین نیروگاه خورشیدی دریایی شناور جهان را به پایان رسانده است — یک سامانه فتوولتائیک یک گیگاواتی در سواحل دونگ‌یینگ، استان شاندونگ. این پروژه که برای تأمین برق حدود ۲٫۶ میلیون نفر طراحی شده، نقطه عطفی در توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر دریایی در مقیاس بزرگ و مهندسی نوآورانه فتوولتائیک بر فراز دریا محسوب می‌شود. علاوه بر ظرفیت تولید، اهمیت این طرح در نمایش راهکارهای فنی برای نصب ماژول‌های خورشیدی در محیط‌های دریایی کم‌عمق، مدیریت انتقال برق با ولتاژ بالا و سازگاری با شرایط سخت جوی و یخ‌زدگی فصلی نهفته است. این دستاورد می‌تواند الگویی برای برنامه‌ریزی انرژی ساحلی، توسعه شبکه‌های تجدیدپذیر و کاهش رقابت بر سر زمین‌های کشاورزی یا زیستگاه‌های ساحلی باشد.

Gigawatt-scale solar built on shallow seas

پروژه دونگ‌یینگ HG14، که توسط شرکت Guohua Investment (شعبه‌ای از شرکت دولتی China Energy Investment Corp) توسعه یافته است، در اواخر دسامبر ۲۰۲۵ به‌طور کامل به شبکه منطقه‌ای متصل شد. سایت این مزرعه خورشیدی در فاصله تقریباً ۸ کیلومتری از ساحل واقع است و سطحی در حدود ۱٬۲۲۳ هکتار از آب‌های ساحلی کم‌عمق (با عمق بین ۱ تا ۴ متر) را پوشش می‌دهد. این مجموعه اولین نصب فتوولتائیک دریایی در مقیاس یک گیگاوات است که بر پایه فونداسیون‌های ثابت با شمع‌کوبی ساخته شده و از منظر سازه‌ای و اجرایی تجربه‌ای مهم برای پروژه‌های خورشیدی دریایی بزرگ فراهم می‌آورد. طراحی این پروژه نشان می‌دهد که چگونه می‌توان ظرفیت‌های بزرگ تولید برق خورشیدی را در بخش‌های کم‌عمق قفسه‌های قاره‌ای پیاده‌سازی کرد، جایی که دسترسی لجستیکی بهتر و هزینه‌های نصب نسبت به عمق‌های زیاد کمتر است.

Key technical specs

• ظرفیت: ۱ گیگاوات (۱٬۰۰۰ مگاوات) تولید فتوولتائیک، معادل ظرفیت اسمی که می‌تواند سالانه صدها میلیون کیلووات‌ساعت برق تجدیدپذیر تولید کند و تا حد زیادی به الگوهای تابش خورشیدی، بازتاب سطح آب و بهره‌وری ماژول بستگی دارد.
• پنل‌ها: بیش از ۲٫۳ میلیون ماژول خورشیدی دو‌وجهی (bifacial) با توان اسمی ۷۱۰ وات هر کدام، که با زاویه نصب ۱۵ درجه قرار گرفته‌اند تا تابش مستقیم و نور بازتابی از سطح دریا را جذب کنند. استفاده از ماژول‌های دو‌وجهی و سلول‌های با توان بالا از نظر تولید انرژی در هر مترمربع مزیت اقتصادی و راندمانی ایجاد می‌کند.
• سازه‌های نگهدارنده: ۲٬۹۳۴ سکوی مستقل خورشیدی که با ۱۱٬۷۳۶ شمع فولادی به کف دریا متصل شده‌اند. این راهکار ثابت‌پایه (fixed-pile) به‌منظور پایداری ساختاری در برابر بارهای موج، جریان‌های جزر و مدی و بار باد طراحی شده است و امکان نگهداری و تعویض قطعات را با عملیات دریایی کنترل‌شده فراهم می‌آورد.
• انتقال: ترکیبی از کابل‌های زمینی و اولین کابل زیردریایی ۶۶ کیلوولت مورد استفاده در چین برای انتقال توان PV با ولتاژ بالا در فواصل طولانی، که نقش مهمی در کاهش تلفات و اتلاف تولید و افزایش انعطاف‌پذیری شبکه ایفا می‌کند.

Built for waves, wind and ice — and efficiency

شرکت CHN Energy و تیم مهندسی پروژه، تاب‌آوری (resilience) را به عنوان یکی از الزامات اصلی طراحی مطرح کرده‌اند. معماری مبتنی بر شمع‌های ثابت به‌گونه‌ای مهندسی شده که در برابر طوفان‌های شدید (تا سطح شرایط تایفون)، نیروهای بزرگ جزر و مدی، بادهای شدید و یخ‌زدگی فصلی مقاوم باشد. از منظر مهندسی سازه، فونداسیون‌ها باید هم بارهای دینامیک موج را تحمل کنند و هم خوردگی ناشی از محیط شور دریایی را مدیریت نمایند؛ برای این منظور از پوشش‌ها و روش‌های حفاظت کاتدی استفاده شده و جزئیات اتصالات برای کاهش تمرکز تنش بهینه‌سازی گردیده است. به گفته ژانگ بو، معاون مدیر پروژه در Guohua Energy Investment، طراحی فونداسیون «نه تنها طوفان‌های شدید و یخ‌زدگی زمستانی را تحمل می‌کند، بلکه مصرف فولاد را بیش از ۱۰ درصد کاهش می‌دهد.» این کاهش مصرف مواد خام و بهینه‌سازی سازه‌ای می‌تواند هزینه‌های سرمایه‌ای (CAPEX) پروژه‌های آتی را پایین آورد و الگوی اقتصادی‌تری برای مزارع خورشیدی دریایی ارائه دهد.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

پروژه خورشیدی پینیون آریزونا: ذخیره سازی باتری و ثبات شبکه

ایالت آریزونا مجوز ساخت یکی از بزرگ‌ترین پروژه‌های انرژی خورشیدی در ایالات متحده را صادر کرده...

قرار دادن ماژول‌های بزرگ‌فرمت و دو‌وجهی روی سطح‌های خنک و بازتابنده آب دریا عملکرد را افزایش می‌دهد: دمای محیط پایین‌تر موجب کاهش اتلاف حرارتی ماژول‌ها می‌شود و سطح بازتابنده آب، تابش جذب‌شده توسط وجه پشتی ماژول‌ها را افزایش می‌دهد که این موضوع در مجموع بازده انرژی را نسبت به سایت‌های زمینی مشابه بالا می‌برد. زاویه نصب ۱۵ درجه و سلول‌های دو‌وجهی ۷۱۰ وات به شکلی بهینه طراحی شده‌اند تا اثر آلبدو (albedo) اضافی ناشی از بازتاب سطح آب را بهره‌برداری کنند. علاوه بر این، بازده ماژول‌ها در محیط دریایی ممکن است تحت تأثیر خنک‌کنندگی طبیعی ناشی از جریان‌های هوایی نزدیک سطح آب و نفوذ کمتر گرد و غبار نسبت به مناطق خشک داخلی قرار گیرد، هرچند نیازمندی‌های شست‌وشو، نگهداری و محافظت در برابر سالینته باید به‌صورت مدیریت‌شده برنامه‌ریزی شوند.

در سطح عملیاتی، تیم‌های بهره‌برداری روی نظارت پیوسته با استفاده از سنسورها و سیستم‌های SCADA تمرکز کرده‌اند تا عملکرد ماژول‌ها، وضعیت اتصالات زیرساختی و تغییرات محیطی را رصد کنند. تحلیل‌های پیش‌بینی نگهداری مبتنی بر داده (predictive maintenance) و استفاده از پهپادها برای بازرسی سطحی و تصویربرداری حرارتی، هزینه‌های عملیاتی (OPEX) را کاهش داده و زمان‌های توقف برنامه‌ریزی‌نشده را به حداقل می‌رساند. علاوه بر این، انتخاب مواد مقاوم به خوردگی، پوشش‌های محافظ و طراحی قاب‌های قابل تعویض برای ماژول‌ها، عمر مفید مجموعه را افزایش می‌دهد و نیاز به تعمیرات پرهزینه را کاهش می‌دهد.

Implications for renewable grids and coastal energy planning

با ظرفیت ۱ گیگاوات، مزرعه HG14 سهم قابل‌توجهی در پرتفوی انرژی‌های تجدیدپذیر ساحلی چین دارد و یک رویکرد مقیاس‌پذیر برای گسترش ظرفیت فتوولتائیک بدون رقابت بر سر زمین‌های محدود ارائه می‌دهد. استفاده از لینک انتقال زیردریایی ۶۶ کیلوولت همچنین نشان می‌دهد که چگونه کابل‌های دریایی با ولتاژ بالا می‌توانند مزارع بزرگ خورشیدی ساحلی را به شبکه‌های دورتر متصل کنند، و این اتصال موجب کاهش قطع‌بار (curtailment)، استفاده بهتر از ظرفیت تولید و بهبود انعطاف‌پذیری سیستم می‌شود. در واقع، اتصال ولتاژ بالا امکان انتقال حجم بیشتری از تولید تجدیدپذیر با تلفات کمتر را فراهم می‌آورد و از افزایش بار روی خطوط ساحلی جلوگیری می‌کند.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

فیبر نوری هسته توخالی: طراحی جدیدی که نور را از طریق هوا هدایت می کند

طراحی جدید فیبری که نور را از طریق هوا هدایت می‌کند پژوهشگران کلاس جدیدی از فیبرهای...

فراتر از ظرفیت خام تولید، پروژه درس‌های عملیاتی و فنی مهمی در زمینه بهینه‌سازی مواد، لجستیک ساخت در محیط‌های دریایی و دوام بلندمدت سیستم‌های PV در معرض آب شور، موج و یخ ارائه می‌دهد. مفاهیمی مانند انتخاب نوع پوشش آنتی‌فولینگ، طراحی دسترسی برای تعمیر دریا-پایه و برنامه‌ریزی فصول کاری (برای مثال زمان‌بندی نصب در کم‌تلاطم‌ترین ماه‌های سال) از جمله موضوعاتی هستند که می‌توانند هزینه ساخت و زمان اجرا را به‌طور چشمگیری تغییر دهند. برای کشورهایی که قفسه‌های قاره‌ای وسیعی دارند، آرایه‌های ثابت‌پایه دریایی مشابه می‌توانند راهی برای افزودن گیگاوات‌ها برق پاک در حالی که زیستگاه‌های زمینی را حفظ می‌کنند، فراهم آورند.

از منظر شبکه‌ای، ورود ظرفیت‌های فتوولتائیک دریایی در مقیاس گیگاوات می‌تواند به یکپارچگی بیشتر منابع تجدیدپذیر کمک کند؛ به‌ویژه اگر این پروژه‌ها با سامانه‌های ذخیره‌سازی انرژی، برنامه‌های مدیریت تقاضا و تولید ترکیبی در نزدیکی نِت‌پُینت‌های انتقال همراه شوند. سیاست‌گذاران و برنامه‌ریزهای انرژی ساحلی باید چارچوب‌های مقرراتی برای مجوزدهی، ارزیابی زیست‌محیطی و زمان‌بندی احداث را بازنگری کنند تا از هم‌افزایی مثبت میان توسعه دریایی، حفاظت ساحلی و امنیت انرژی اطمینان حاصل شود. علاوه بر این، بررسی اثرات زیست‌محیطی محلی، از جمله تأثیر بر پرندگان دریایی، ذخایر ماهی و جریان‌های رسوبی باید بخشی از برنامه‌ریزی پیشازساخت باشد تا راهکارهای کاهش اثرات منفی شناسایی و اجرا شوند.

در نهایت، پروژه‌هایی مانند HG14 می‌توانند به‌عنوان پایگاه دانش و تجربه برای زنجیره تأمین صنعت خورشیدی به کار روند: از طراحی ماژول‌های خاص محیط دریا و انتخاب آلیاژها و پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی تا بهینه‌سازی لجستیک حمل‌ونقل دریایی قطعات بزرگ و زمان‌بندی بهره‌برداری و نگهداری. به‌کارگیری استانداردهای ساخت و نصب مخصوص محیط دریایی، توسعه قابلیت‌های مهندسی دریایی و آماده‌سازی نیروی انسانی تخصصی از جمله مزایای جانبی این نوع پروژه‌ها هستند که به تقویت ظرفیت صنعتی ملی و صادرات فناوری‌های مرتبط کمک می‌کنند.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

نقشه اقتصادی جامع دانشگاه مین برای توسعه کِـلپ ساحلی

دانشگاه مین در تلاش است نقشه‌ای جامع از چگونگی تاثیرگذاری مزرعه‌داری کِـلپ فراساحل بر اقتصادهای ساحلی...