Recoltarea soarelui în marea liberă: îmblânzirea stropii de sare și furtunile pentru solar offshore

Imaginați-vă o fermă solară care urcă și coboară odată cu mareele, cu panourile răcite de mare de dedesubt, generând electricitate în timp ce valurile se lovesc de plutitoarele sale. Acesta nu este un concept futurist-ci este deja o realitate. În iulie 2025, Sinopec a pus în funcțiune primul proiect fotovoltaic plutitor comercial al Chinei într-un mediu complet-de apă de mare în largul coastei Qingdao. Stația de 7,5 MW, care se întinde pe 60.000 de metri pătrați, demonstrează un avantaj remarcabil: datorită efectului de răcire al apei de mare, eficiența sa de generare a energiei este de fapt cu 5-8% mai mare decât instalațiile echivalente de pe uscat.

Construirea de ferme solare offshore nu este la fel de ușoară ca doar punerea panourilor pe dispozitive plutitoare, deoarece acestea funcționează într-unul dintre cele mai dure medii pentru producerea energiei solare: oceanul. Potrivit lui Van Hua (Manager de proiect, SGS, o organizație de testare/certificare), „Există provocări numeroase și în curs de desfășurare care trebuie luate în considerare atunci când construim o rețea solară offshore, cum ar fi coroziunea prin pulverizare de sare, umiditate/umiditate ridicată, temperaturi extreme, vânt puternic, stres mecanic și expunerea la UV”. În timp ce continuă să se dezvolte în larg, inginerii sunt angajați într-o luptă tăcută cu coroziune, umiditate și biofouling; această bătălie va determina dacă solarul offshore își poate produce întregul potențial.

 

 

Pentru a înțelege cât de dificil este pentru un panou solar să funcționeze în ocean, gândiți-vă la ce se întâmplă cu o instalație solară tipică offshore. De exemplu, panourile solare sunt acoperite continuu cu ceață de apă-încărcată de sare. Nivelurile de umiditate sunt de aproape 100%. Valurile bat atât asupra structurii plutitoare, cât și asupra ancorelor care le țin la loc. Suprafețele subacvatice ale plutitorului și orice structură scufundată vor fi consumate de viața marină în căutarea unui loc de atașare. Și toate acestea trebuie să aibă loc în timp ce se asigură electricitate fiabilă de la panoul solar timp de cel puțin 25 de ani!

Coroziunea este principala amenințare. Apa sărată este un electrolit excelent, accelerând reacțiile electrochimice care mănâncă cadrele metalice, conectorii și structurile de montare. Dar daunele sunt mai adânci. În testele standard de pulverizare cu sare efectuate pentru certificarea marine, componentele trebuie să reziste la expunerea la ceață de sare de Nivel 8-dintre cele mai severe clasificări . Fără o protecție adecvată, coroziunea se poate infiltra în cutiile de joncțiune, poate degrada contactele electrice și, în cele din urmă, poate cauza defecțiuni ale sistemului.

Intrarea de umiditate este la fel de insidioasă. Vaporii de apă pot pătrunde în încapsularea modulelor, ceea ce duce la potenţialul-degradare indusă (PID) şi la coroziunea metalizării celulelor. În timpul expediției de canotaj 44west Atlantic, pentru care SGS a testat panouri solare destinate implementării în-ocean deschis, inginerii au simulat cele mai nefavorabile-scenarii prin scufundarea completă a panourilor în apă sărată conductivă în timp ce aplicau tensiune înaltă. Scopul: asigurați-vă că, chiar dacă valurile trec peste sistem, nu există scurgeri electrice periculoase.

Biofouling se referă la formarea-de organisme marine, cum ar fi lipace și alge, pe suprafețele scufundate. Biofouling nu numai că adaugă exces de greutate și stres asupra structurilor plutitoare; de asemenea, poate umbri panourile sau promova coroziunea localizată. În mod tradițional, vopselele antifouling folosite pentru combaterea biofouling-ului erau fabricate din biocide care provoacă o serie de efecte negative asupra ecosistemelor marine și creează o contradicție de mediu pentru proiectele comercializate ca verde.

Pentru a face față acestor provocări, producătorii regândesc fundamental modul în care sunt construite modulele solare. Modulele offshore din seria HT de la HY SOLAR, care au obținut certificarea 2PfG 2930/02.23 de la TÜV Rheinland-primul standard din lume pentru fiabilitatea sistemului fotovoltaic aproape de-țărm-, încorporează mai multe straturi de protecție.

Geamul frontal primește un strat dublu-strat anti-acoperire care nu numai că îmbunătățește transmisia luminii, ci și creează o barieră împotriva pătrunderii umidității. Cadrul din aluminiu, de obicei anodizat conform standardelor AA10 pentru instalațiile pe teren-, este actualizat la AA20, dublând efectiv grosimea stratului de oxid protector. Pentru încapsulant-polimerul care leagă celulele de sticlă-producătorii trec de la structurile standard EVA la EPE+EPE, care oferă rezistivitate de volum superioară și proprietăți de barieră la umezeală.

Conectorii, adesea veriga cea mai slabă din mediile marine, primesc o atenție specială. Inelele duble-de etanșare, dopurile de protecție și tubul-contractabil la rece creează bariere redundante împotriva apei și a ceții de sare. Unele modele încorporează geluri hidrofobe care blochează fizic umiditatea să ajungă la contactele electrice.

Pe lângă structurile plutitoare în sine, structurile plutitoare vor necesita și unele tehnologii inovatoare. De exemplu, TECNALIA (un centru de cercetare) din proiectul Natursea-PV creează structuri plutitoare care sunt inspirate de designul crinului, deși sunt construite din beton eco{-de performanță ultra-înaltă-care are o amprentă de carbon mult mai mică. Aceste structuri plutitoare au, de asemenea, acoperiri antivegetative pe bază de bio-, fabricate din compuși derivați din biomasă, care vor proteja împotriva murdării biologice fără a utiliza biocide toxice. În decembrie 2025, un prototip-la scară completă al acestei structuri plutitoare a fost instalat la centrul de cercetare marine Mutriku al TECNALIA (singura instalație de acest tip din lume) pentru a valida performanța structurală, durabilitatea și eficiența energetică a structurii plutitoare în condiții marine reale.

Alegerea materialului este doar jumătate din luptă. Inginerii regândesc, de asemenea, modul în care sistemele sunt configurate pentru a minimiza expunerea și pentru a maximiza longevitatea.

A existat o creștere a numărului de tehnologii de încapsulare disponibile, deoarece mulți explorează utilizarea siliconului ca compus de ghiveci, permițând izolarea completă a electronicelor sensibile. Producătorii reproiectează, de asemenea, cutiile de joncțiune pentru a fi echipate cu garnituri impermeabile, sisteme de drenaj încorporate-și carcasă rezistentă la coroziune.

Cealaltă opțiune potențială pentru componentele care sunt scufundate este sistemul de protecție catodică (CP) utilizat în industria de transport maritim pentru prevenirea coroziunii. Sistemul CP funcționează prin conectarea pieselor metalice scufundate la un anod de sacrificiu realizat din zinc sau aluminiu, astfel încât metalul scufundat se va coroda față de (și, prin urmare, va fi protejat de coroziune de către) anodul de sacrificiu, iar anodul de sacrificiu se va dizolva în timp.

Sistemul de ancorare este conceput pentru a susține și susține structurile scufundate situate pe fundul oceanului. Capacitatea de reținere a ancorelor a fost testată în condiții de vânt evaluate la nivelul 13 (înălțimea unui taifun) și pentru intervale de maree de 3,5 metri, precum și pentru a reduce costul total de dezvoltare în comparație cu fundațiile cu piloți fixe cu aproximativ 10%.

Înainte ca orice sistem solar offshore să poată fi implementat, acesta trebuie să se dovedească în laborator. Protocolul de testare pentru panourile de expediție 44west este instructiv:

Inspecție vizualăverificări pentru fisuri, delaminare sau defecte de etanșare care ar putea deveni puncte de intrare pentru coroziune

Testarea rezistenței izolațieiverifică că nici un curent periculos nu se poate scurge din circuitele interne către cadru

Testarea curentului de scurgere umedscufundă panourile în apă sărată în timp ce aplică o tensiune înaltă, simulând cele mai defavorabile-cazuri ale oceanului

Testarea coroziunii în ceață de sareexpune componentele la ceață de sare concentrată pentru perioade îndelungate

Testarea sarcinii mecaniceconfirmă că structura poate rezista la vânt, valuri și vibrații

Rezultatele testelor riguroase creează încrederea că solarul offshore își poate îndeplini promisiunea. După cum notează Van Hua, „Asigurarea calității și durabilității panourilor solare ajută la prelungirea duratei de viață a produsului, la reducerea ratelor de eșec și la reducerea costului total al sistemelor de energie curată”.

Recunoscând importanța strategică a energiei solare offshore, organismele de standardizare ale Chinei se deplasează pentru a stabili linii directoare tehnice clare. Un efort național în curs de desfășurare pentru a crea o „Specificație tehnică pentru controlul coroziunii în sistemele fotovoltaice offshore”, dezvoltată în primul rând de Institutul de consultanță pentru inginerie electrică Shandong, este acum în curs de desfășurare. Această inițiativă implică o gamă largă de experți din industrie, cum ar fi LONGi, Huawei și mai multe instituții de cercetare care contribuie la stabilirea acestui proiect național de standardizare și ulterior va fi dezvoltat într-un document care urmează să fie publicat în curând.

Solarul offshore trece de la a fi o idee experimentală la a fi o industrie legitimă, cu proiecte solare offshore acum operaționale și standarde mai stricte pe parcurs. Proiectul Sinopec generează 16,7 milioane kWh de energie regenerabilă anual, în timp ce înlocuiește 14.000 de tone de emisii de carbon din atmosferă și are intenții de a-și extinde capacitatea la 23 MW.

Deși există multe provocări cu care zonele de coastă trebuie să se confrunte din cauza expunerii la apă sărată, furtunilor și vântului; prin materiale inovatoare; design inteligent; și teste extinse, industria solară a dezvoltat modalități de a avea succes în utilizarea energiei solare acolo unde pământul se întâlnește cu oceanul. Ca rezultat, solarul a deschis noi resurse regenerabile pentru a susține până la 71% din suprafața Pământului care este acoperită de oceane.