Marine Solar Energy'ye Giriş

Tüm sera gazı emisyonlarının yaklaşık% 3'ü için küresel nakliye endüstrisi hesapları ve Uluslararası Deniz Örgütü (IMO), karbon yoğunluğunu 2030 ve 2050 yılına kıyasla% 40 oranında azaltmayı ve 2050 yılına kıyasla, yüksek nem, aşırı UV maruz kalmaları ve dinamik hareketle mümkün olan kimyasalları mümkün kılan, yüksek miktardaki yüzeyde bulunan kimyasalları kullanarak, yüksek miktardaki betonarmelere uygun olarak monte etmeyi amaçlamaktadır.

Deniz Solar Panel Deployment'de Anahtar Meydanları

Denizdeki güneş panelleri, tipik çatı tesisatlarının çok ötesinde olan eşsiz bir fiziksel ve kimyasal engeller sunar. Bu zorlukların anlaşılması doğru gelişmiş malzemeleri seçmek ve tasarlamak için önemlidir.

Saltwater korozyon ve Elektrolitik Saldırı

Salt fog ve doğrudan üşüm, metal bağlantılarının korozyonunu hızlandıran klorürler ve çerçeve malzemeleri ile bağlantı halindeki kaplamalar ve organik hücreler, metal çerçevelere olan ihtiyacı ortadan kaldırmak için burada bir avantaj sağlayabilir, ancak elektrotlar doğal olarak kırılgandır.

UV Radyasyon ve Fotodegradasyon

Denizde, UV maruziyeti, su ve mekanik bütünlüğün yansımalarından dolayı daha yoğundur. - Birçok esnek polimer (örneğin, PET, p Poli) sarı ve uzun süre UV altından kalkarak, ışık iletimi ve mekanik bütünlüğün azaltılması, enkapsülatörlerin yanı sıra, daha stabil alternatiflere yol açıyorlar.

Mekanik Stres ve Titreşim

Gemiler dalgalar, roll, saha ve motor titreşimi sürekli hareket ederler. Solar paneller, zemin ekipmanlarından, asansörden gelen etkilere ve esnek bir matrixte bulunan belirli bir yarıda gerilme ve aşınmaya yardımcı olabilir.

Ağırlık ve Yapısal Yükler

Bir gemiye ek ağırlık her kilogram yakıt tüketimi ve yük kapasitesi etkiler. Tipik bir katı cam paneli yaklaşık 10-12 kg /m2 ağırlığındayken, gelişmiş esnek paneller 2-4 kg/m2 veya daha az ağırlık ağırlığında olmalıdır.Bu azalma, güverte yüklerinin düşük olduğu veya hijyenik teknelerde kullanım için kritiktir.

İşbirlikleri ve Stowage Constraints

Uzay gemileri primli, ve güverte alanları genellikle çok işlevseldir - tekrarlanan ve kayıt dışı döngüler için kullanılan elektrik ve mekanik performansı korumak için kullanılır.

Elektriksel Bütünleme ve Güvenlik

Sert deniz koşullarında, herhangi bir maruz elektrik bağlantıları şok, ateş ve galvanic korozyon riskleri oluşturur. Esnek paneller genellikle ince film iletkenlerini polimer substratlarında yazdırır, bu da bakır kablolardan daha düşük maliyete sahiptir. Proper at diyotlar, yay-fault algılama ve zeminleme entegre edilmelidir. ek olarak, paneller genellikle yüksek bir mast üzerinde baskılıdır - eklenmiş durumda - eklenmiş arka tablolar ve uygun bağlar önemlidir.

Deniz Uygulamaları için Yenilikçi Malzemeler

Son gelişmeler esnekliği, gücü ve korozyona karşı direnişi birleştiren malzemelere odaklanır. Aşağıda, her biri eşsiz avantaj ve kalan zorluklarla birlikte.

Organik Fotovoltaic (OPV) Malzemeler

Organik fotovoltaikler, karbon bazlı yarı iletkenleri elektrik içine dönüştürmek için kullanırlar. Bunlar doğal olarak esnek, hafif ve rulolar yuvarlanmış bir baskı ile üretilebilir - düşük maliyetli, ölçeklenebilir bir süreçtir. OPVs, zayıf bir şekilde yakın-ya da% 8-12 oranında, onları kısmen şeffaf hale getirir, bu da pencereler ve seralar için bir avantajdır.OPV modüllerin performans gösteren 18.000'den fazla teste sahip olması koşuluyla, 18.000'den fazla performans gösterir.

Perovskite Solar Hücreleri

Perovskite güneş hücreleri 2009 yılında %26'dan fazla bir süredir verimlilikte boğuluyor, binadaki yarı renkli hücreler binayı devam ettiriyor. Ancak, stabilite birincil bariyer gibi esnek yüzeylerde kullanılabilir: perovskitess, oksijen ve UV ışığıyla yüksek absorpsiyon sağlar.

Nanomalzemelerle polimer bazlı kompozitler

Nanopartikülleri ile esnek polimerler (karbon nanotüpler, grafikene, silik veya kil nanotüpler) mekanik dayanıklılık, UV stabilitesi ve bariyer özelliklerini dramatik bir şekilde geliştirebilmek için, örneğin, grafikene oksit dahil etmek, bir poliurethane matrisi, altta yatan hücreli alüminyumun korumasıyla su buharı iletimini azaltır.

İnce-Film Silikon (a-Si) ve CIGS

Yumuşak metal folyoları veya polimer çarşafları ile karşılaştırıldığında, yüksek çözünürlükte (CIGS) ve daha yüksek silikonlar için% 12 ila 15 arasında effici teknolojiler kurulmuştur.

Dye-Sensitized Solar Hücreler (DSSC)

DSSCs, ışık ve sıvı veya sağlam bir elektrolit taşımak için bir boya kullanır. Düşük ışık koşullarında iyi çalışır ve yarı esnek bir şekilde sınırlandırılabilir.Daha az verimli (~10%), titanyum ve bakır gibi bol metaller kullanarak yapılır, nadir elementlerden kaçınırlar. DSSCs binaya verilen vaatler ve deniz işaretleri için iyi çalışır, ancak düşük verimlilik ve potansiyel elektrolit sınırlı büyük ölçekli deniz dağıtımını sınırlayabilir.

Gelişmiş Malzemelerin Avantajları

Bu gelişmiş malzemeler kullanarak, geleneksel katı cam panellerin sunabileceği deniz güneş panelleri için birkaç fayda sağlar. Bu avantajlar doğrudan gemi operatörleri ve offshore enerji yöneticileri için pratik kazanımlara dönüşür.

Flexability and Conformability

Esnek paneller, bir yatın yuvarlak kaplı bir yayı, eğri pilot çatı veya silah geri çekilmeleri gibi eğri yüzeylere kurulabilir.Bu uyumluluk aynı zamanda rüzgarı azaltıp, aerodinamikleri artırmak için de kullanılabilir. Bazı üreticiler hasarsız 250 mm'nin bir yarısına kadar iyi davranabilecek paneller sunar.

Hafif İnşaat

Gelişmiş malzeme panelleri eşdeğer sert panellerden 70-80 daha az ağırlık alır. Tipik bir 10ton kargo gemisi için, 500 kg güneş paneli yer değiştirmesi önemsiz bir şekilde artacaktır, ancak devriye tekneleri veya rekreasyonlu denizciler gibi daha küçük gemiler için, her kilogram hafif paneller, yüksek yüklü kapasiteye sahip daha yüksek yüklü bir yük limitleri olmadan izin verir. Ayrıca monte edilen bir şarj cihazını azaltır ve tek bir kişi tarafından kolayca taşınabilir ve dağıtılabilir.

Durability ve korozyon Direnişi

Birçok gelişmiş malzeme doğal olarak korozyona dayanıklıdır. OPV hücreleri, ASTM B117'ye karşı test etmeyen organik yarı iletkenleri kullanır; perovskite katmanları genellikle metal oksit bariyerleri tarafından korunur; polimer kompozitler demir parçaları ortadan kaldırır ve paslanmaz çelik veya titanyumu kullanarak, tüm panelin tamamı ASTM B117'ye dayanabilecek 1000 saatliğine dayanabiliyor.

İşsizlik ve Portability

Bu malzemelerden yapılan işlenebilir güneş panelleri, kilitçilerde bir rulo veya katlanmış paket olarak depolanabilir ve hızlı kurulum için hızlı bir şekilde kayıt dışı ve güvenli bir şekilde monte edilir.Bu, limandaki gemi güverteleri sırasında geçici güç nesli için idealdir, acil yedekleme, veya yaşam tekneleri ve kurtarma zanaatı için.Bazı tasarımları ve telescoping çerçevelerini hızlı bir şekilde birleştirir.

Dinamik Ortamlara Uyum

Esnek paneller, bir gemi olarak gerçekleşen termal genişlemeye ve sözleşmeye dayanabiliyor - tropikal sulardan kutup sulara kadar.Demekli paneller, cam ve çerçeve farklı oranlarda genişleyen stres kırıklarından muzdarip olabilir.Felt laminatlar da övgüye karşı çıkıyorlar: testler esnek paneller 50 lik bir şekilde hayatta kalabilirler, ancak cam çatlakları kırar.

Uygulamayı ve En İyi Uygulamaları

Gelişmiş malzeme deniz güneş panelleri, enerji hasat ve güvenliği en üst düzeye çıkarmak için sistem entegrasyonu, elektrik tasarımı ve operasyonel prosedürlere dikkat gerektirir.

Dağıtıp Atama Sistemleri

Esnek paneller deniz seviyesinin yapıştırıcı kasetleri ile uyumlu olabilir (3M VHB) veya kasvetli aletlerle takılmak, ancak, yapıştırıcı montajı yüzey hazırlığına duyarlıdır - güverte veya çatı temiz olmalıdır, kuru ve ücretsiz eski kaplamalar için (Velcro) ayrıca ısı hareketi için izin verir ve hasarsız basınç noktalarına zarar verebilir.

Elektrik Sistemi Konsülü

Deniz güneş panelleri genellikle şarj kontrolörü ve batarya bankasını besler. Esnek paneller genellikle daha düşük gerilim ve mevcut çıktıları vardır; birden fazla panel, devre kesicileri ile oyun bağlantı sistemi gerilimine sahip olmalıdır.Inpass diyotları (MC4 veya Ampass diyotları) için tuzlu su kullanımı için gereklidir.Bir MPPT kontrolörü, ya da çok yönlü açılardan uzak durmalı veya kısmen esnektir.

Güvenlik ve Acil Prosedürler

Tüm elektrik bağlantıları sutup olmalıdır. Paneller, mürettebatın bir acil durumda çalışabileceğini manuel olarak ayırmalıdır. Yangın durumunda, esnek paneller camdan farklı şekilde yakılabilir - bu yüzden yangın bastırma planı bu nedenle, güneş enerjisi için Lityum-iyon akü depolama alanı havalandırma ve sıcaklık izleme gerektirir. Düzenli muayeneler paneli altında veya boyamak için havuz, camlı hücreler gemi bakım zamanlamasının bir parçası olmalıdır.

Çevresel Etki ve Geri Dönüşüm

Gelişmiş malzemeler, özellikle organik ve perovskite, geleneksel panellerden daha kolay geri dönüşüm için tasarlanabilir.TheurFLT:0)Uluslararası Yenilenebilir Enerji Ajansı (IRENA) raporları[Dönemli film panellerin geri dönüşümü teknik olarak mümkün değildir, ancak henüz yaygın olarak dağıtılmalı üreticiler, toksik olmayan malzemelerin kullanımı (örneğin, lider olmayan perovskites) hasar verme durumundan kaçınmak için aktif bir araştırma alanıdır.

Future Perspectives ve Gelişen Teknolojiler

Devam eden araştırmalar, gelişmiş malzemelerden yapılan deniz güneş panellerinin verimliliğini ve yaşam süresini daha da artırmayı amaçlamaktadır. Birkaç umut verici yol izlemeye değer.

Kendi kendini kınayanlar ve Encaplar

İyileştirici ajanlar içeren mikrokaplar (örneğin, dicyclopentadiene veya epoxy) enkapsülasyon katmanında da yerleştirilebilir. Bir çatlak formlar, kapsüller rupture ve serbest bırakıldıktan sonra, bu da, özellikle de sert deniz ortamlarında panel hayatını uzatabilir.

Hybrid ve Tandem Hücre Yapıları

Farklı malzemeler (örneğin, silikonun üst kısmındakiovskite), spektrumun farklı kısımlarıyla verimlilik artırabiliyor.Felt-film Silikon ve perovskite kullanan esnek hücreler geliştiriliyor, ancak üretim ve yanlış termal genişleme mevcut zorlukların karmaşıklığı.Eğer başarılı olursa, bu tür hücreler hafif bir pakette yüksek güç yoğunluğu sağlayabilir, uzay destekli gemiler için ideal.

Deniz için Bifacial Panel

Bifacial güneş hücreleri her iki taraftan ışık tutuyor, ETFE'nin yaptığı tabloları geri toplamak için şimdiye kadar% 30 daha fazla enerji tasarrufu sağlıyor. Esnek bifacial panelleri şimdi kediamarans'ta test ediliyor, alt tarafta ışık toplayabiliyor ve ETFE'nin yaptığı kapakları geri çekebiliyorlar, ancak yapısal bütünlüğü sağlamalıdırlar.

Wave Energy ve Storage ile entegrasyon

Dalga enerji dönüştürücüleri ile esnek güneş birleştiren Hibrit sistemler (örneğin, gömülü güneşli yüzen kayan tomurcuklar) değişken koşullarda sürekli güç sağlayabilir. Malzemeler, her iki maruz kalma türü ile uyumlu olmalıdır. Kombine sistemleri, yüksek enerji yoğunluğu ve uzun döngü ömrüne sahip yeni sağlam yüzeyler doğrudan panel substratına entegre edilebilir.

Dijital Twins ve Tahminsel Bakım

Gelişmiş malzemeler, panellerde (sıcak, nem, su) gömülü sensörler, dijital ikize verileri kablosuz olarak bildirebilir - geri kalan yaşamı ve zamanlamaları tahmin eden bir sanal model. Nakliye endüstrisi, otonom gemilere doğru hareket eder ve güvenilir güneş nesli bu gemiler için önemli bir parça olacaktır. AI, hava ve rotaya dayanan esnek paneller için yönlendirme ve dağıtım programını optimize edebilir, geri çekilmeden önce maksimum enerji hasatını öngörür.

Özetle, esnek ve dağıtılabilir deniz güneş panelleri için gelişmiş malzemeler hızla maturing, gemiler ve deniz platformları için yenilenebilir enerji ihtiyacı tarafından yönlendirilir. Bugün bu malzemelere yatırım yapan tek malzeme mükemmel olsa da, gelecekteki emisyonlar ile nanokomposite polimerleri, daha iyi kodlama ve kendi kendine kendini teşvik teknolojileri ile birlikte, deniz ürünlerine yatırım yapan gemilerin ve deniz mühendislerinin kombinasyonunun birleşimi, gelecekteki emisyon düzenlemeleri ile tanışmaya iyi bir şekilde konumlandırılacaktır.