加拿大西方大學的研究人員設計了一種泡沫支撐的浮動光伏系統（FPV），並在加拿大安大略省的一個雨水池進行測試。該系統在一年內產生了 7.7 兆瓦時的電力，超過傳統參考浮動系統約 2.7%。研究團隊在研究報告中指出：「這項研究的結果確立了基於泡沫的 FPV 作為一個有前途且可調整的可再生能源發電平台。」
光伏技術長期以來面臨地理問題。要建造大型太陽能農場以取代化石燃料，開發者需要土地。這通常意味著需要與農業競爭或侵佔自然保護區。在較暖和的氣候中，解決方案是「浮動光伏」——將太陽能板置於巨大的塑料浮筒上，漂浮在湖泊和水庫之上。然而，如果在加拿大的冬季嘗試這樣做，厚厚的流動冰塊將會像壓扁鋁罐一樣壓碎這些結構。現在，研究人員利用一種看似簡單的材料組合解決了寒冷天氣問題：運輸泡沫和熱水浴缸氣泡。
泡沫支撐的浮動光伏系統在寒冷氣候中表現出色
具體而言，研究人員製作了一種單晶泡沫支撐的 FPV 系統，顯示出浮動太陽能不僅能夠在低温下生存，還能在這種環境中繁榮。與在較暖和氣候中使用的傾斜塑料筏相比，這種設計將靈活的太陽能板直接固定在厚實的防水泡沫板上，減少了風的影響。為了防止冰損壞，系統安裝了一個水下氣泡器。岸邊的泵將氣泡從水池底部推送到水面，將較暖的深層水攜帶到表面，以保持太陽能板周圍的區域無冰。
這就像一個局部的除霜器。
結果顯示，在其他地方的水池結冰的日子裡，太陽能陣列周圍的水域仍然保持完全清澈。保持冰層的系統也未對能源產生過大影響。在一年持續監測中，氣泡系統消耗的能源僅佔面板總產量的 0.02%。在最惡劣的冬季暴風雪期間，其產量僅減少了 14.5%。研究指出，「在這項研究中開發的回歸模型顯示，基於泡沫的 FPV 系統每年產生 7.7 兆瓦時的電力，代表比其他光伏模型多出約 2.7%。」
該系統還兼具水資源保護的功能。當泡沫支撐的陣列平躺在水面時，實際上充當了一個物理屏障，阻擋了直射陽光，並減少了通常驅動蒸發的風。研究人員計算出太陽能覆蓋與水資源節約之間的關係是線性的，這意味著每增加一平方米的面板，水損失將會預測性地減少。研究指出，「FPV 覆蓋線性減少池塘蒸發，有助於農業水資源保護。」如果擴大到覆蓋安大略省雨水池的一半，這一創新設置每年將捕獲和節省約 927 立方米的水。
對於當地社區和農民而言，這意味著能夠在最需要的時候將數十萬加侖的寶貴水源保留在水庫中以支持農業灌溉。隨著這一概念在小規模上得到驗證，研究人員正尋求將其泡沫和氣泡設計推向更大規模的應用。下一步將是在更為惡劣和多樣的水體上進行技術測試。研究結果已發表在《應用能源》期刊上。
