Ερευνητές του Πανεπιστημίου Strathclyde σχεδιάζουν «ιστό αράχνης» για πλωτά φωτοβολταϊκά στη θάλασσα

Ένα καινοτόμο σχέδιο εμπνευσμένο από τη φύση υπόσχεται πιο ανθεκτικά και οικονομικά υπεράκτια πλωτά πάρκα, ικανά να «χορεύουν» με τα κύματα αντί να αντιστέκονται σε αυτά.

Μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο Strathclyde της Σκωτίας παρουσίασε ένα νέο, πρωτοποριακό σχέδιο για πλωτά φωτοβολταϊκά (FPV) πάρκα, βασισμένο στη δομή του ιστού της αράχνης. Το «web-type» αυτό σύστημα στοχεύει να προσφέρει μεγαλύτερη αντοχή, ευελιξία και χαμηλότερο κόστος στις θαλάσσιες εγκαταστάσεις παραγωγής ηλιακής ενέργειας.

Η τεχνική σκοπιμότητα της ιδέας αξιολογήθηκε μέσω του μοντέλου Morison, μιας μεθόδου που χρησιμοποιείται ευρέως στη σχεδίαση υπεράκτιων πλατφορμών πετρελαίου για την εκτίμηση των φορτίων από κύματα και ρεύματα. Οι ερευνητές δοκίμασαν διάφορες διαμορφώσεις FPV ώστε να αναλύσουν πώς περιβαλλοντικοί παράγοντες επηρεάζουν τη σταθερότητα και τις μηχανικές αντοχές των συστημάτων.

Όπως εξηγεί ο επικεφαλής ερευνητής Zhi-Ming Yuan, το σχέδιο «μιμείται τη φυσική ελαστικότητα και ανθεκτικότητα του ιστού της αράχνης», με στόχο να φιλοξενήσει αρθρωτές μονάδες φωτοβολταϊκών στην επιφάνεια της θάλασσας. «Οι ιστοί είναι ελαφριοί, χαμηλού κόστους, ανθεκτικοί σε ζημιές και εύκολα επισκευάσιμοι — ακριβώς ό,τι χρειάζεται η επόμενη γενιά υπεράκτιων φωτοβολταϊκών», σημειώνει.

Το πανεπιστήμιο προτείνει δύο παραλλαγές του σχεδίου:

• Μια δομή με σπειροειδείς και ακτινωτές γραμμές, που επιτρέπει στο πλωτό σύστημα να παραμορφώνεται ελαστικά μαζί με τα κύματα.
• Μια εκδοχή που τοποθετείται ανάμεσα σε ανεμογεννήτριες, αξιοποιώντας τους πύργους τους ως στηρίγματα για τον ιστό.

Και στις δύο περιπτώσεις, το πλέγμα δημιουργείται με συνθετικά ελαστικά σχοινιά, τα οποία απορροφούν την ενέργεια των κυμάτων μέσω ελεγχόμενης παραμόρφωσης. Οι δοκιμές έδειξαν ότι το σύστημα «κινείται» συγχρονισμένα με τα κύματα, μειώνοντας τις καταπονήσεις και αποφεύγοντας τα «σπασίματα» που συχνά προκαλούν φθορές σε πιο άκαμπτες κατασκευές.

«Το πιο εντυπωσιακό εύρημα είναι πως η φάση της κίνησης των φωτοβολταϊκών μονάδων είναι σημαντικότερη από το πλάτος», εξηγεί ο Yuan. «Οι μονάδες κινούνται αρμονικά μεταξύ τους, σαν να χορεύουν με τα κύματα — γεγονός που μειώνει δραστικά τις καταπονήσεις και αυξάνει τη διάρκεια ζωής του συστήματος.»

Η ερευνητική ομάδα εκτιμά ότι το σύστημα μπορεί να επεκταθεί σε έργα ισχύος από μερικά MW έως και επίπεδα GW, καθιστώντας το κατάλληλο για ευρεία υπεράκτια χρήση. Αν και βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο, το Πανεπιστήμιο Strathclyde συνεργάζεται ήδη με ευρωπαϊκούς φορείς, όπως οι Seaflex, Sperra και Sunsurf, με στόχο τη χρηματοδότηση από την Ε.Ε. και την αναβάθμιση του έργου σε επίπεδο τεχνολογικής ωριμότητας TRL 4 μέσα στα επόμενα τρία χρόνια.