Menuai Matahari di Laut Lepas: Semburan Garam Menjinakkan dan Ribut untuk Suria Luar Pesisir

Bayangkan ladang solar yang naik dan turun bersama air pasang, panelnya disejukkan oleh laut di bawah, menjana elektrik manakala ombak menghempas terapungnya. Ini bukan konsep futuristik-ia sudah menjadi realiti. Pada Julai 2025, Sinopec menugaskan projek PV luar pesisir terapung komersial pertama China dalam-persekitaran air laut penuh di luar pantai Qingdao. Stesen 7.5 MW, seluas 60,000 meter persegi, menunjukkan kelebihan yang luar biasa: terima kasih kepada kesan penyejukan air laut, kecekapan penjanaan kuasanya sebenarnya 5-8% lebih tinggi daripada pemasangan berasaskan darat yang setara.

Membina ladang suria luar pesisir tidak semudah hanya meletakkan panel pada peranti terapung, kerana ia beroperasi dalam salah satu persekitaran yang paling keras untuk pengeluaran tenaga suria: lautan. Menurut Van Hua (Pengurus Projek, SGS, sebuah organisasi pensijilan/pengujian terkemuka), "Terdapat banyak dan cabaran berterusan yang perlu dipertimbangkan semasa membina tatasusunan suria luar pesisir seperti kakisan semburan garam, kelembapan/kelembapan yang tinggi, suhu melampau, angin kencang, tekanan mekanikal dan pendedahan UV". Semasa meneruskan pembangunan di luar pesisir, jurutera terlibat dalam pertempuran senyap dengan kakisan, kelembapan dan biofouling; pertempuran ini akan menentukan sama ada suria luar pesisir boleh menghasilkan potensi penuhnya.

 

 

Untuk memahami betapa sukarnya panel solar beroperasi di lautan, fikirkan tentang apa yang berlaku kepada pemasangan suria luar pesisir biasa. Contohnya, panel solar sentiasa ditutup dengan-kabus air yang sarat dengan garam. Tahap kelembapan hampir 100%. Ombak memukul kedua-dua struktur terapung dan sauh yang menahannya. Permukaan bawah air apungan dan sebarang struktur yang tenggelam akan dimakan oleh hidupan marin yang mencari tempat untuk melekatkan dirinya. Dan semua ini mesti berlaku sambil menyediakan tenaga elektrik yang boleh dipercayai dari panel solar selama sekurang-kurangnya 25 tahun!

Kakisan adalah ancaman utama. Air masin ialah elektrolit yang sangat baik, mempercepatkan tindak balas elektrokimia yang memakan rangka logam, penyambung dan struktur pelekap . Tetapi kerosakan semakin mendalam. Dalam ujian semburan garam standard yang dijalankan untuk pensijilan marin, komponen mesti menahan pendedahan kabus garam Tahap 8-antara klasifikasi yang paling teruk . Tanpa perlindungan yang betul, kakisan boleh menyusup ke dalam kotak simpang, merendahkan sesentuh elektrik, dan akhirnya menyebabkan kegagalan sistem.

Kemasukan lembapan adalah sama berbahaya. Wap air boleh menembusi enkapsulan modul, yang membawa kepada potensi-degradasi teraruh (PID) dan kakisan pengetatan sel. Semasa ekspedisi mendayung Atlantik 44 barat, yang mana SGS menguji panel solar yang ditujukan untuk-penyediaan lautan terbuka, jurutera mensimulasikan senario-terburuk dengan menenggelamkan panel sepenuhnya dalam air masin konduktif sambil menggunakan voltan tinggi. Matlamat: memastikan bahawa walaupun ombak membasuh sistem, tiada kebocoran elektrik yang berbahaya.

Biofouling merujuk kepada pembentukan-organisma marin, seperti teritip dan alga, pada permukaan yang tenggelam. Biofouling bukan sahaja menambah berat badan berlebihan dan tekanan pada struktur terapung; ia juga boleh menaungi panel atau menggalakkan kakisan setempat. Secara tradisinya, cat antikotoran yang digunakan untuk memerangi biofouling digunakan untuk dibuat daripada biosid yang menyebabkan pelbagai kesan negatif ke atas ekosistem marin dan mewujudkan percanggahan alam sekitar untuk projek yang dipasarkan sebagai hijau.

Untuk menghadapi cabaran ini, pengeluar secara asasnya memikirkan semula cara modul solar dibina. Modul luar pesisir Siri HT HY SOLAR, yang telah memperoleh pensijilan TÜV Rheinland 2PfG 2930/02.23-standard pertama dunia untuk-kebolehpercayaan sistem PV pantai-menggabungkan berbilang lapisan perlindungan.

Kaca hadapan menerima salutan-lapisan anti-pantulan dua kali ganda yang bukan sahaja meningkatkan penghantaran cahaya tetapi juga mewujudkan penghalang terhadap kemasukan lembapan. Bingkai aluminium, biasanya dianodkan kepada piawaian AA10 untuk pemasangan-tanah, dinaik taraf kepada AA20, dengan berkesan menggandakan ketebalan lapisan oksida pelindung. Untuk enkapsulan-polimer yang mengikat sel kepada kaca-pengeluar bertukar daripada struktur EVA standard kepada EPE+EPE, yang menawarkan sifat rintangan volum dan penghalang lembapan yang unggul.

Penyambung, selalunya pautan paling lemah dalam persekitaran marin, menerima perhatian khusus. Cincin pengedap-berganda, palam pelindung dan-tiub pengecutan sejuk mewujudkan halangan berlebihan terhadap air dan kabus garam. Sesetengah reka bentuk menggabungkan gel hidrofobik yang secara fizikal menghalang kelembapan daripada mencapai sentuhan elektrik.

Selain struktur terapung itu sendiri, struktur terapung juga memerlukan beberapa teknologi inovatif. Contohnya, TECNALIA (pusat penyelidikan) dalam projek Natursea-PV sedang mencipta struktur terapung yang diilhamkan oleh reka bentuk pad teratai, walaupun ia dibina daripada konkrit-tinggi-eko-berprestasi ultra-yang mempunyai jejak karbon yang jauh lebih rendah. Struktur terapung ini juga mempunyai salutan antikotoran berasaskan bio-yang diperbuat daripada sebatian yang diperoleh daripada biojisim yang akan melindungi daripada biokotoran tanpa menggunakan biosid toksik. Pada Disember 2025, prototaip-skala penuh bagi struktur terapung ini telah dipasang di pusat penyelidikan marin Mutriku TECNALIA (satu-satunya kemudahan jenisnya di dunia) untuk mengesahkan prestasi struktur struktur terapung, ketahanan dan kecekapan tenaga dalam keadaan marin sebenar.

Pemilihan bahan hanyalah separuh daripada pertempuran. Jurutera juga sedang memikirkan semula bagaimana sistem dikonfigurasikan untuk meminimumkan pendedahan dan memaksimumkan umur panjang.

Terdapat peningkatan dalam bilangan teknologi enkapsulasi yang tersedia, kerana ramai yang meneroka menggunakan silikon sebagai sebatian pasu, membolehkan penebat lengkap elektronik sensitif. Pengilang juga sedang mereka bentuk semula kotak simpang untuk dilengkapi dengan pengedap kalis air,-terbina dalam sistem saliran dan perumahan kalis kakisan.

Pilihan lain yang berpotensi untuk komponen yang tenggelam ialah sistem perlindungan katodik (CP) yang digunakan dalam industri perkapalan untuk mencegah kakisan. Sistem CP beroperasi dengan menyambungkan bahagian logam terendam kepada anod korban yang diperbuat daripada zink atau aluminium supaya logam yang terendam akan terhakis ke arah (dan dengan itu dilindungi daripada kakisan oleh) anod korban, dan anod korban akan larut dari semasa ke semasa.

Sistem Penahan direka bentuk untuk memegang dan menyokong struktur tenggelam yang terletak di dasar lautan. Kapasiti pegangan sauh telah diuji di bawah keadaan angin yang dinilai pada tahap 13 (ketinggian taufan) dan untuk julat pasang surut 3.5 meter, serta mengurangkan kos keseluruhan pembangunan jika dibandingkan dengan asas cerucuk tetap sebanyak kira-kira 10%.

Sebelum mana-mana sistem suria luar pesisir boleh digunakan, ia mesti membuktikan dirinya di makmal. Protokol ujian untuk panel ekspedisi 44west adalah pengajaran:

Pemeriksaan visualmemeriksa keretakan, delaminasi atau kecacatan pengedap yang boleh menjadi pintu masuk untuk kakisan

Ujian rintangan penebatmengesahkan bahawa tiada arus berbahaya boleh bocor dari litar dalaman ke bingkai

Ujian arus bocor basahmenenggelamkan panel dalam air masin sambil menggunakan voltan tinggi, meniru keadaan laut-terburuk

Ujian kakisan kabus garammendedahkan komponen kepada kabus garam pekat untuk tempoh yang lama

Ujian beban mekanikalmengesahkan struktur boleh menahan angin, ombak, dan getaran

Hasil daripada ujian yang ketat membina keyakinan bahawa solar luar pesisir boleh memenuhi janjinya. Seperti yang dinyatakan oleh Van Hua, "Memastikan kualiti dan ketahanan panel solar membantu memanjangkan jangka hayat produk, mengurangkan kadar kegagalan dan mengurangkan kos keseluruhan sistem tenaga bersih".

Menyedari kepentingan strategik solar luar pesisir, badan penyeragaman China bergerak untuk mewujudkan garis panduan teknikal yang jelas. Usaha nasional yang berterusan untuk mencipta "Spesifikasi Teknikal untuk Kawalan Kakisan dalam Sistem Fotovoltaik Luar Pesisir", yang dibangunkan terutamanya oleh Institut Perunding Kejuruteraan Kuasa Elektrik Shandong, kini sedang dijalankan. Inisiatif ini melibatkan pelbagai pakar industri seperti LONGi, Huawei dan beberapa institusi penyelidikan yang menyumbang kepada penubuhan Projek Standardisasi Nasional ini dan seterusnya akan dibangunkan menjadi dokumen yang akan diterbitkan tidak lama lagi.

Solar luar pesisir sedang beralih daripada idea percubaan kepada industri yang sah, dengan projek suria luar pesisir kini beroperasi dan standard yang lebih ketat dalam perjalanan. Projek Sinopec menjana 16.7 juta kWj kuasa boleh diperbaharui setiap tahun sambil mengalihkan 14,000 tan pelepasan karbon dari atmosfera dan mempunyai rancangan untuk mengembangkan kapasitinya kepada 23 MW.

Walaupun terdapat banyak cabaran yang mesti dihadapi oleh kawasan pantai akibat pendedahan air masin, ribut dan angin; melalui bahan inovatif; reka bentuk pintar; dan ujian yang meluas, industri suria telah membangunkan cara untuk berjaya dalam menggunakan tenaga suria di mana daratan bertemu dengan lautan. Akibatnya, solar telah membuka sumber baharu yang boleh diperbaharui untuk menyokong sehingga 71% permukaan Bumi yang dilitupi lautan.