В Китае начали испытания первой в мире 100-киловаттной плавучей солнечной платформы из бамбука
В Китае приступили к испытаниям плавучей солнечной электростанции, несущая конструкция которой изготовлена не из стали или пластика, а из инженерных бамбуковых композитов. Платформа мощностью 100 кВт получила название Jilin-2 и была размещена в морской акватории у города Яньтай в провинции Шаньдун.
Разработчики рассчитывают выяснить, способен ли обработанный бамбук выдерживать длительную эксплуатацию в условиях открытого моря. Платформа будет снабжать электроэнергией демонстрационный комплекс, предназначенный для производства водорода, аммиака и метанола.
Проект совместно разработали Институт морских инженерных исследований CIMC, China Forestry Group Corporation и Пекинский университет лесного хозяйства. Jilin-2 стала продолжением эксперимента Jilin-1 — первой небольшой плавучей платформы из бамбуковых композитов мощностью 10 кВт, запущенной в 2023 году.
Бамбук вместо стали и пластика
Большинство плавучих солнечных электростанций используют металлические либо полимерные элементы. В конструкциях применяются сталь и полиэтилен высокой плотности, поскольку материалы должны одновременно обеспечивать плавучесть, прочность и устойчивость к воздействию морской воды.
В Jilin-2 инженеры использовали другой подход. Основу конструкции составляют бамбуковые трубы, изготовленные методом намотки, а также специальный волокнистый композит, получивший название Sea Bamboo Pipe.
Этот материал разработали специалисты Пекинского университета лесного хозяйства. Он представляет собой армированный древесно-бамбуковый композит, предназначенный для использования в морской среде. Бамбуковые и древесные волокна проходят специальную обработку, которая должна повысить устойчивость к высокой влажности, морской соли, солёным брызгам и ультрафиолетовому излучению и другим факторам, воздействующим на конструкции в море.
Именно долговечность станет одним из главных вопросов испытаний. Платформу планируют длительное время наблюдать, оценивая её устойчивость к усталостным нагрузкам, воздействию морской воды, ультрафиолета и другим видам деградации.
Таким образом, эксперимент должен показать не только способность бамбука выдерживать вес солнечных панелей. Инженерам предстоит проверить, насколько материал сохраняет механические свойства после продолжительной эксплуатации в агрессивной морской среде.
От 10 киловатт к 100
Мощность Jilin-2 в десять раз превышает показатель предыдущего прототипа Jilin-1. Разработчики рассматривают нынешнюю платформу как промежуточный этап перед созданием установки мегаваттного класса.
Если испытания подтвердят достаточную прочность и долговечность композитов, следующим этапом должен стать уже мегаваттный пилотный проект.
Для плавучей солнечной энергетики масштабирование является отдельной инженерной проблемой. По мере увеличения размеров платформы растут нагрузки на элементы конструкции, а волны и ветер создают дополнительные циклические напряжения. Поэтому материал должен одновременно обладать низкой массой, достаточной жёсткостью, устойчивостью к усталости и способностью длительное время работать в солёной воде.
Бамбук интересен инженерам именно сочетанием небольшой массы и высокой удельной прочности. Однако природный материал сам по себе плохо подходит для продолжительной эксплуатации в морской среде. Поэтому Jilin-2 фактически испытывает не обычный бамбук, а специально разработанную инженерную систему на его основе.
Солнечные электростанции выходят в море
Плавучая солнечная энергетика быстро развивается в Китае, поскольку позволяет использовать водные поверхности, не занимая участки суши. До сих пор подавляющее большинство подобных проектов размещалось на озёрах, водохранилищах и других относительно спокойных водоёмах.
Морская эксплуатация значительно сложнее. Конструкция постоянно подвергается воздействию волн, ветра, солёной воды и ультрафиолетового излучения. Кроме того, металлические элементы могут корродировать, а полимерные материалы со временем разрушаться под действием окружающей среды.
Поэтому использование возобновляемого материала в качестве основы плавучей платформы потенциально позволяет снизить зависимость от традиционных материалов. Но экологические преимущества бамбука ещё предстоит подтвердить с учётом полного жизненного цикла конструкции, включая производство композита, защитную обработку, обслуживание и последующую утилизацию.
Разработчики рассматривают Sea Bamboo Pipe не только как материал для солнечных электростанций. В случае успешных испытаний его могут использовать в других морских сооружениях, включая энергетические комплексы, искусственные морские платформы и объекты морского хозяйства.
Пока Jilin-2 остаётся прежде всего экспериментальной установкой. Её главная задача — показать, сможет ли инженерный бамбук перейти от небольших прототипов к конструкциям промышленного масштаба. Если материал сохранит прочность и плавучесть после длительного воздействия морской среды, следующим испытанием станет уже мегаваттная платформа.