Найден способ повышения градоустойчивости солнечных панелей

Изменение климата делает ливни с градом более интенсивными, поэтому инженерам приходится искать новые решения для защиты панелей от дорогостоящих повреждений.

Эта история первоначально появилась на Inside Climate News и является частью сотрудничества Climate Desk. Когда градина размером с бейсбольный мяч врезается в солнечную панель на скорости более 144 киллометра в час, результат не очень приятный. Мы видели это в марте, когда ливень с градом уничтожил части солнечного проекта Fighting Jays мощностью 350 МВт на юго-востоке Техаса. В социальных сетях и в новостях распространялись изображения тысяч панелей, испещренных белыми кругами битого стекла. Правые СМИ стремились усилить резонанс этой темы так как они считали это доказательством ненадежности солнечной энергии.

Реальность с градом и солнечными панелями сложнее, и не так мрачна. Разработчики и производители солнечных панелей предприняли шаги для снижения риска повреждений от града за счет сочетания сложных прогнозов погоды и панелей, которые могут поворачиваться, чтобы избежать прямых ударов.

Недавно я разговаривал с некоторыми людьми, занимающимися этой работой.

Во-первых, давайте сформулируем проблему: изменение климата способствует увеличению силы ураганов, в том числе града. В то же время, по данным Международного энергетического агентства, солнечная энергия является самым быстрорастущим источником электроэнергии в мире и частью комплекса возобновляемых источников, которые к середине столетия будут производить большую часть мировой электроэнергии. В настоящее время примеры града, разрушающего солнечные фермы, достаточно редки, поэтому они все еще заметны, как, например, случай в этом году на юго-востоке Техаса и прошлогодний случай в западной Небраске. Но что будет через 20 лет, когда ливни с градом, вероятно, станут более сильными, а солнечная энергия охватит гораздо большую территорию? Идеального метода защиты солнечных батарей от града не существует, но есть способы снизить риск.

«Можно реально смягчить последствия», — сказал Ренни Вандевеге, вице-президент по погодным операциям DTN, компании из Миннесоты, чьи продукты на основе подписки включают прогнозы погоды для использования энергетическими компаниями.

«Мы запатентовали возможность измерять возникновение града по размеру с помощью радиолокационной технологии. Сканируя штормы, вы получаете обратную связь, в которой говорится, что шторм производит град диаметром два дюйма или по любому другому сценарию», — сказал он.

Эти данные наиболее полезны, если солнечная батарея оснащена оборудованием, которое может реагировать на приближающийся шторм, регулируя угол наклона панели, чтобы уменьшить ущерб. Почти во всех проектах коммунального хозяйства, строящихся сегодня, используются трекеры — системы, которые в течение дня поворачивают панели вслед за солнцем. Некоторые из этих трекеров имеют возможность переходить в режим «укладки», что означает, что они быстро поворачиваются, чтобы избежать прямого попадания.

Например, Nextracker, калифорнийский производитель систем слежения за солнечной энергией, продает продукт для борьбы с градом, который объединяет прогнозы погоды от DTN и других компаний, и использует данные для корректировки угла наклона панелей перед градом. Системы управляются с помощью программного обеспечения, которое можно использовать как на месте, так и удаленно, и имеют резервную батарею для работы во время перебоев в подаче электроэнергии.

«Будет ли солнечная энергия продолжать развиваться и строиться в градовых регионах? Ответ — да. Это произойдет через понимание величины риска в зависимости от местоположения, выбор подходящей комбинации модульной технологии и возможностей размещения трекеров», — сказал Грег Бердсворт, старший директор по маркетингу продуктов Nextracker.

Места с самым высоким риском, как правило, находятся в регионе, который иногда называют Аллеей Торнадо, который включает большую часть Среднего Запада, а также Оклахому и некоторые части Техаса. Когда Бердсворт говорит о модульной технологии, он имеет в виду, что некоторые солнечные панели создаются так, чтобы быть более устойчивыми к повреждениям от сильного града. В дополнение к более прочным панелям разработчики могут покупать продукты, подобные тем, которые продает Nextracker, которые наклоняют панели под углом, исключающим прямые удары. Использование трекеров для укладки подверглось испытанию в 2022 году, когда град обрушился на солнечные фермы Prospero 1 и Prospero 2 в Западном Техасе, на которых было установлено оборудование Nextracker. Согласно тематическому исследованию, написанному Nextracker и разработчиком проекта Longroad Energy, во время шторма выпадали градины диаметром от 5.08 до 7.62 сантиметра. Панели были уложены под углом 60 градусов, что на тот момент было самым крутым углом. В итоге панели почти не пострадали на участках солнечных электростанций, пострадавших от 5-сантиметрового града. Около трети панелей имели повреждения в местах, где выпал 7-сантиметровый град. Это был частичный успех, но люди, изучавшие данные, обнаружили, что ущерб мог быть еще меньше. VDE Americas, инжиниринговая фирма, предоставляющая технические консультации энергетическим компаниям, проанализировала данные о урагане и пришла к выводу, что вероятность ущерба можно было бы снизить почти до нуля, если бы панели были уложены под углом 75 градусов вместо 60 градусов. (Этот пример содержится в отчете, опубликованном в этом месяце компанией «KWh Analytics», которая продает страхование и аналитику данных производителям возобновляемой энергии.)

Я хотел бы увидеть больше исследований по этому поводу. Ничто из того, что я цитирую, не прошло рецензирование, и положительные отзывы об этих продуктах исходят от людей, которые их продают.

Но для меня имеет смысл, что ущерб от града можно уменьшить, если оператор солнечной фермы знает, когда приближается шторм, и может сдвинуть панели так, чтобы удары были скользящими, а не прямыми столкновениями. Возвращаясь к ущербу, нанесенному солнечной электростанции Файтинг Джейс, совладелец проекта Copenhagen Infrastructure Partners через несколько дней после урагана опубликовал заявление, в котором говорится, что «станция продолжает безопасно работать на пониженной мощности». Компания заявила, что поврежденные панели «не содержат теллурида кадмия, и мы не выявили риска для местного населения или окружающей среды». На этой неделе представитель заявил, что у него нет обновлений по этому заявлению. Упоминание теллурида кадмия является отсылкой к нелепому освещению этого инцидента такими СМИ, как Fox News. Как я уже писал ранее, противники солнечной энергии любят предупреждать о предполагаемой опасности для здоровья людей и животных от солнечных панелей, содержащих кадмий. Но кадмий присутствует лишь в незначительной части панелей на рынке, а солнечная промышленность использует форму кадмия, которая более безопасна, чем та форма, которая питает страшные истории. Среди обеспокоенных жителей, с которыми взял интервью Fox News, были местные активисты, которые выступают против солнечной энергии и использовали неправдивые или вводящие в заблуждение тезисы. (Media Matters for America, некоммерческая организация левого толка, располагает хорошим обзором того, кто эти люди и как их заявления были приняты за чистую монету.) Я спросил в окружном управлении по чрезвычайным ситуациям, есть ли какие-либо доказательства ущерба окружающей среде из-за ущерба, нанесенного солнечной электростанции. В офисе заявили, что этот вопрос находится в ведении Техасской комиссии по качеству окружающей среды. Ответ, который я получил от офиса штата, не указывает на то, что треснувшие панели представляют собой кризис общественного здравоохранения.

«С TCEQ связался координатор по чрезвычайным ситуациям округа Форт-Бенд по этому вопросу, и мы будем координировать свои действия с ними при необходимости», — сказала Виктория Канн, пресс-секретарь комиссии. Для людей, которые работают в солнечной промышленности, ущерб ужасен, а освещение его разочаровывает.

«Было много громких голосов и мало фактов или достоверного анализа», — сказал Бердсворт.

P.S. - А так же применяя этот способ будет удобнее мыть эти панели, и спасать от перегрева в час пик.