alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2025.01.078-089alternative-2545Research ArticleI. ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. 1. Солнечная энергетика. 1-3-0-0 Солнечные электростанцииI. RENEWABLE ENERGY. 1. Solar energy. 1-3-0-0 Solar power plantsРазвитие гибридной системы плавучих фотоэлектрических установок с хранилищем энергии в сжатом воздухе (CAES)Development of a hybrid floating photovoltaic system with compressed air energy storage (CAES)https://orcid.org/0000-0001-7086-9519РзаеваС. В.RzayevaS. V.

Рзаева Сона Вагиф -  зав. лабораторией кафедры электромеханики 

Аз 1010, Республика Азербайджан, г. Баку, пр. Азадлыг, 16/21 

Web of Science (Researcher ID): GWV-1048-2022; KDX-6073-2024SCOPUS ID: 58524148100 

Rzayeva Sona Vagif -  head of the laboratory of the Department of Electromechanics 

Az 1010, Republic of Azerbaijan, Baku, Azadlig Ave., 16/21 

Web of Science (Researcher ID): GWV-1048-2022; KDX-6073-2024SCOPUS ID: 58524148100 

sona.rzayeva@asoiu.edu.azhttps://orcid.org/0000-0002-8990-1803ПириеваН. М.PiriyevaN. M.

Пириева Наджиба Мелик -  доктор философии по технике, доцент кафедры электромеханики 

Аз 1010, Республика Азербайджан, г. Баку, пр. Азадлыг, 16/21 

Web of Science (Researcher ID): GWV-1063-2022SCOPUS ID: 56728571900 

Piriyeva Najiba Melik -  Doctor of Technical Sciences, Associate Professor of the Department of Electromechanics 

Az 1010, Republic of Azerbaijan, Baku, Azadlig Ave., 16/21 

Web of Science (Researcher ID): GWV-1063-2022SCOPUS ID: 56728571900 

Азербайджанский Государственный Университет Нефти и ПромышленностиАзербайджанAzerbaijan State Oil and İndustry UniversityAzerbaijan202513022025017889Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20252025Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/2545

В данной работе представлено исследование разработки гибридной системы, объединяющей плавучую фотоэлектрическую платформу с системой хранения энергии на основе сжатого воздуха (Compressed Air Energy Storage, CAES). Основное внимание уделено теоретическим и конструктивным аспектам, включая особенности интеграции солнечных панелей и системы CAES для повышения эффективности и надежности энергоснабжения. Проведенное моделирование показало, что сочетание технологий позволяет увеличить производительность солнечных панелей на 10-15% благодаря охлаждению водой, а также достичь эффективности хранения энергии на уровне 41%, что делает систему конкурентоспособной по сравнению с традиционными методами накопления энергии. Эксперименты подтвердили стабильность работы системы в различных климатических условиях и при переменных нагрузках. Предлагаемое решение обладает высоким экологическим и экономическим потенциалом, что делает его актуальным для применения в области возобновляемой энергетики, особенно для компаний, занимающихся развитием устойчивых энергетических систем.

This study presents the development of a hybrid system combining a floating photovoltaic platform with a Compressed Air Energy Storage (CAES) system. The research focuses on theoretical and design aspects, including the integration of solar panels and the CAES system to enhance energy supply efficiency and reliability. Modeling results demonstrated that this combination increases solar panel performance by 10-15% through water cooling and achieves an energy storage efficiency of 41%, making the system competitive with traditional energy storage methods. Experiments confirmed the system’s stability under various climatic conditions and variable loads. The proposed solution offers significant environmental and economic potential, making it highly relevant for renewable energy applications, particularly for companies advancing sustainable energy systems.

плавучая платформаCAESсолнечные панелиэффективностьохлаждениеэнергосистемаэкологияfloating platformCAESsolar panelsefficiencycoolingenergy systemecologyReferencesГришин А. А., Лисицын А. Б. Оптимизация гибридных энергетических систем с использованием возобновляемых источников энергии // Вестник энергетики. – 2022. – Том 5. – С. 45-58.Grishin A. A., Lisitsyn A. B. Optimization of hybrid energy systems using renewable energy sources // Bulletin of Energy. – 2022. – Vol. 5. – Pp. 45-58.. Tan S. & Koh W. Heuristic Strategies for Managing Energy Flows in Hybrid Renewable Systems // Energy Systems. – 2023. – Vol. 14. – Pp. 321-334. DOI:10.1007/s12667-023-00987-6.Tan S. & Koh W. Heuristic Strategies for Managing Energy Flows in Hybrid Renewable Systems // Energy Systems. – 2023. – Vol. 14. – Pp. 321-334. DOI: 10.1007/s12667-023-00987-6.Петров И. Е., Лазарев А. В. Инновационные подходы к интеграции систем хранения энергии на базе сжатого воздуха // Известия РАН. Энергетика. – 2020. – Том 6. – С. 102-118.Petrov I. E., Lazarev A. V. Innovative approaches to the integration of energy storage systems based on compressed air // Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Power Engineering. – 2020. – Vol. 6. – Pp. 102-118.Yao H., Zhang T. & Li M. Compressed Air Energy Storage Systems: Current Trends and Future Perspectives // Applied Energy. – 2021. – Vol. 303. – Article ID 117682. DOI: 10.1016/j.apenergy.2021.117682.Yao H., Zhang T. & Li M. Compressed Air Energy Storage Systems: Current Trends and Future Perspectives // Applied Energy. – 2021. – Vol. 303. – Article ID 117682. DOI: 10.1016/j.apenergy.2021.117682.Huang Z. & Chen X. Design Considerations for Floating Photovoltaic Systems // Energy Procedia. – 2021. – Vol. 157. – Pp. 1053-1062. DOI: 10.1016/j.egypro.2021.07.140.Huang Z. & Chen X. Design Considerations for Floating Photovoltaic Systems // Energy Procedia. – 2021. – Vol. 157. – Pp. 1053-1062. DOI: 10.1016/j.egypro.2021.07.140.Gupta R. & Sharma K. Impact of Cooling Methods on Floating Solar Panel Efficiency // Solar Energy. – 2022. – Vol. 233. – Pp. 101-110. DOI: 10.1016/j.solener.2022.01.045.Gupta R. & Sharma K. Impact of Cooling Methods on Floating Solar Panel Efficiency // Solar Energy. – 2022. – Vol. 233. – Pp. 101-110. DOI: 10.1016/j.solener.2022.01.045.Rahman M. & Islam M. Integrating CAES and Solar Farms for Peak Load Management // International Journal of Energy Research. – 2022. – Vol. 46. – Pp. 1221-1234. DOI: 10.1002/er.7549.Rahman M. & Islam M. Integrating CAES and Solar Farms for Peak Load Management // International Journal of Energy Research. – 2022. – Vol. 46. – Pp. 1221-1234. DOI: 10.1002/er.7549.Fernandez R. & Costa P. Performance of MultiStage Compressors in CAES Systems // Energy Engineering. – 2022. – Vol. 119. – Pp. 209-223. DOI: 10.1109/TIA.2022.3103245.Fernandez R. & Costa P. Performance of MultiStage Compressors in CAES Systems // Energy Engineering. – 2022. – Vol. 119. – Pp. 209-223. DOI: 10.1109/TIA.2022.3103245.Иванов В. Н., Сидоров Д. А. Анализ эффективности плавучих фотоэлектрических установок в условиях континентального климата // Энергетическая политика России. – 2021. – Том 3. – С. 27-35.Ivanov V. N., Sidorov D. A. Analysis of the efficiency of floating photovoltaic installations in continental climate conditions // Energy Policy of Russia. – 2021. – Volume 3. – P. 27-35.Xie J., Wang P. & Liu Z. Performance Optimization of Floating Solar PV Systems in Subtropical Climates // Renewable Energy. – 2022. – Vol. 180. – Pp. 342-356. DOI: 10.1016/j.renene.2022.03.054.Xie J., Wang P. & Liu Z. Performance Optimization of Floating Solar PV Systems in Subtropical Climates // Renewable Energy. – 2022. – Vol. 180. – Pp. 342-356. DOI: 10.1016/j.renene.2022.03.054.Nakamura T. & Aoyama H. Energy Yield of Floating PV Arrays under Different Climatic Conditions // Solar Energy Materials & Solar Cells. – 2023. – Vol. 251. Article ID 112051. DOI: 10.1016/j.solmat.2023.112051.Nakamura T. & Aoyama H. Energy Yield of Floating PV Arrays under Different Climatic Conditions // Solar Energy Materials & Solar Cells. – 2023. – Vol. 251. Article ID 112051. DOI: 10.1016/j.solmat.2023.112051.Соколова Е. Н., Трофимов А. В. Экономическая оценка использования CAES в энергосистемах с высокой долей ВИЭ // Теплоэнергетика. – 2021. – Том 9. – С. 67-78.Sokolova E. N., Trofimov A. V. Economic assessment of the use of CAES in power systems with a high share of renewable energy sources // Thermal Power Engineering. – 2021. – Vol. 9. – Pp. 67-78.Kumar A. & Singh P. Economic Viability of CAES Integration in Renewable Energy Grids // Energy Conversion and Management. – 2023. – Vol. 256. Article ID 115976. DOI: 10.1016/j.enconman.2023.115976.Kumar A. & Singh P. Economic Viability of CAES Integration in Renewable Energy Grids // Energy Conversion and Management. – 2023. – Vol. 256. Article ID 115976. DOI: 10.1016/j.enconman.2023.115976.Müller C. & Schmidt J. Environmental Impacts of Floating Solar Farms // Nature Sustainability. – 2022. – Vol. 5. – Pp. 568-578. DOI: 10.1038/s41893-022-00837-4.Müller C. & Schmidt J. Environmental Impacts of Floating Solar Farms // Nature Sustainability. – 2022. – Vol. 5. – Pp. 568-578. DOI: 10.1038/s41893-022-00837-4.Gao X. & Ren Y. Economic and Environmental Benefits of Floating Solar Installations // Environmental Research Letters. – 2023. – Vol. 18. Article ID 052013. DOI: 10.1088/1748-9326/acbb17.Gao X. & Ren Y. Economic and Environmental Benefits of Floating Solar Installations // Environmental Research Letters. – 2023. – Vol. 18. Article ID 052013. DOI: 10.1088/1748-9326/acbb17.Кузнецов П. С., Рыбаков М. А. Моделирование термодинамических процессов в гибридных системах с фотоэлектрическими панелями // Энергетика будущего. – 2022. – Том 4. – С. 84-92.Kuznetsov P. S., Rybakov M. A. Modeling of Thermodynamic Processes in Hybrid Systems with Photovoltaic Panels // Energy of the Future. – 2022. – Vol. 4. – Pp. 84-92.Lee D. & Park S. Simulation of Hybrid Renewable Energy Systems with Energy Storage // Energy Reports. – 2023. – Vol. 9. – Pp. 430-443. DOI: 10.1016/j.egyr.2023.01.123.Lee D. & Park S. Simulation of Hybrid Renewable Energy Systems with Energy Storage // Energy Reports. – 2023. – Vol. 9. – Pp. 430-443. DOI: 10.1016/j.egyr.2023.01.123.Zhang L. & Zhou J. Experimental Analysis of Floating PV Systems with Integrated CAES // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2023. – Vol. 169. Article ID 112985. DOI: 10.1016/j.rser.2023.112985.Zhang L. & Zhou J. Experimental Analysis of Floating PV Systems with Integrated CAES // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2023. – Vol. 169. Article ID 112985. DOI: 10.1016/j.rser.2023.112985.Oliveira M. & Silva J. Compressed Air Energy Storage for Stabilizing Solar Energy Outputs // Journal of Energy Storage. – 2022. – Vol. 48. Article ID 103817. DOI: 10.1016/j.est.2022.103817.Oliveira M. & Silva J. Compressed Air Energy Storage for Stabilizing Solar Energy Outputs // Journal of Energy Storage. – 2022. – Vol. 48. Article ID 103817. DOI: 10.1016/j.est.2022.103817.Иванова Т. В., Козлов С. А. Прогнозирование производительности гибридных солнечных и ветровых установок // Энергетика и устойчивое развитие. – 2022. – Том 11. – С. 52-64.Ivanova T. V., Kozlov S. A. Forecasting the performance of hybrid solar and wind plants // Energy and Sustainable Development. – 2022. – Vol. 11. – Pp. 52-64.Wang L. & Chen Z. Hybrid Renewable Energy Systems for Rural Electrification // Journal of Renewable and Sustainable Energy. – 2022. – Vol. 14. – P. 057101. DOI: 10.1063/5.0096743.Wang L. & Chen Z. Hybrid Renewable Energy Systems for Rural Electrification // Journal of Renewable and Sustainable Energy. – 2022. – Vol. 14. – Pp. 057101. DOI: 10.1063/5.0096743.Петров И. Е., Мельников С. В. Влияние интеграции сжатого воздуха на эффективность гибридных энергетических систем // Известия РАН. Энергетика. – 2021. – Том 5. – С. 88-101.Petrov I. E., Melnikov S. V. Influence of Compressed Air Integration on the Efficiency of Hybrid Energy Systems // Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Power Engineering. – 2021. – Vol. 5. – P. 88-101.Jiang Y. & Zhang W. A Study on Optimal Sizing of Hybrid Wind-Solar Systems with Energy Storage // Energy. – 2023. – Vol. 238. Article ID 121763. DOI: 10.1016/j.energy.2021.121763.Jiang Y. & Zhang W. A Study on Optimal Sizing of Hybrid Wind-Solar Systems with Energy Storage // Energy. – 2023. – Vol. 238.Article ID 121763. DOI: 10.1016/j.energy.2021.121763.Лукашев А. В., Яковлева М. В. Сравнительный анализ технологий хранения энергии для возобновляемых источников // Электрические станции. – 2022. – Том 7. – С. 45-56.Lukashev A. V., Yakovleva M. V. Comparative analysis of energy storage technologies for renewable sources // Electric stations. – 2022. – Vol. 7. – Pp. 45-56.Khan M. T. & Alam S. Optimization Techniques for Energy Management in Hybrid Renewable Systems // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2022. – Vol. 153. – Pp. 111734. DOI: 10.1016/j.rser.2021.111734.Khan M. T. & Alam S. Optimization Techniques for Energy Management in Hybrid Renewable Systems // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2022. – Vol. 153. – P. 111734. DOI: 10.1016/j.rser.2021.111734.Смирнов А. Ю., Попов, В. П. Разработка модели управления энергопотоками в гибридных системах с фотоэлектрическими панелями и ветровыми турбинами // Вестник науки и образования. – 2022. – Том 3. – С. 34-47.Smirnov A. Yu., Popov, V. P. Development of a Model for Managing Energy Flows in Hybrid Systems with Photovoltaic Panels and Wind Turbines // Bulletin of Science and Education. – 2022. – Vol. 3. – Pp. 34-47.Singh R. & Bhardwaj N. Techniques for Managing Hybrid Renewable Energy Systems for Optimal Energy Flow // Energy Reports. – 2023. – Vol. 9. – Pp. 530-541. DOI: 10.1016/j.egyr.2023.01.178.Singh R. & Bhardwaj N. Techniques for Managing Hybrid Renewable Energy Systems for Optimal Energy Flow // Energy Reports. – 2023. – Vol. 9. – Pp. 530-541. DOI: 10.1016/j.egyr.2023.01.178.Захарова Т. Ю., Морозов, С. П. Технические аспекты интеграции сжатого воздуха в фотоэлектрические системы // Энергетика России. – 2022. – Том 4. – С. 15-23.Zakharova T. Yu., Morozov, S. P. Technical Aspects of Integrating Compressed Air into Photovoltaic Systems // Energy of Russia. – 2022. – Vol. 4. – Pp. 15-23.Chen S. & Li Z. Advanced Control Strategies for Hybrid Wind-Solar-PV Systems // Renewable Energy. – 2023. – Vol. 186. – Pp. 576-589. DOI: 10.1016/j.renene.2022.10.042.Chen S. & Li Z. Advanced Control Strategies for Hybrid Wind-Solar-PV Systems // Renewable Energy. – 2023. – Vol. 186. – Pp. 576-589. DOI: 10.1016/j.renene.2022.10.042.Покровский М. В., Чистяков О. И. Прогнозирование нагрузки в гибридных энергосистемах с интеграцией накопителей энергии // Электрические и тепловые станции. – 2023. – Том 8. – С. 102-116.Pokrovsky M. V., Chistyakov O. I. Load Forecasting in Hybrid Power Systems with Integration of Energy Storage Units // Electric and Thermal Stations. – 2023. – Vol. 8. – Pp. 102-116.Liu H. & Zhao F. Advanced Energy Management Strategies for Hybrid Renewable Energy Systems with Multi-Objective Optimization // Energy. – 2023. – Vol. 248. – Article ID 124835. DOI: 10.1016/j.energy.2023.124835.Liu H. & Zhao F. Advanced Energy Management Strategies for Hybrid Renewable Energy Systems with Multi-Objective Optimization // Energy. – 2023. – Vol. 248. – Article ID 124835. DOI: 10.1016/j.energy.2023.124835.Kim Y. & Choi J. Simulation and Analysis of Hybrid Solar-Wind Energy Systems under Variable Load Conditions // Journal of Energy Conversion and Management. – 2022. – Vol. 236. – Pp. 123123. DOI: 10.1016/j.enconman.2022.123123.Kim Y. & Choi J. Simulation and Analysis of Hybrid Solar-Wind Energy Systems under Variable Load Conditions // Journal of Energy Conversion and Management. – 2022. – Vol. 236. – P. 123123. DOI: 10.1016/j.enconman.2022.123123.Gonzalez A. & Morales M. Exploring the Efficiency of Modular Energy Storage Systems in Hybrid Configurations // Sustainable Energy Technologies and Assessments. – 2023. – Vol. 54. – Article ID 102897. DOI: 10.1016/j.seta.2023.102897.Gonzalez A. & Morales M. Exploring the Efficiency of Modular Energy Storage Systems in Hybrid Configurations // Sustainable Energy Technologies and Assessments. – 2023. – Vol. 54. – Article ID 102897. DOI: 10.1016/j.seta.2023.102897.Иванов А. В., Лапин Е. С. Эксплуатация гибридных систем с использованием водородных технологий // Энергетическая стратегия России. – 2022. – Том 6. – С. 94-105.Ivanov A. V., Lapin E. S. Operation of hybrid systems using hydrogen technologies // Energy Strategy of Russia. – 2022. – Vol. 6. – Pp. 94-105.Chen H. & Wang X. Energy Optimization for Hybrid Renewable Systems with AI Techniques // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2023. – Vol. 176. – Article ID 113249. DOI: 10.1016/j.rser.2023.113249.Chen H. & Wang X. Energy Optimization for Hybrid Renewable Systems with AI Techniques // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2023. – Vol. 176. – Article ID 113249. DOI: 10.1016/j.rser.2023.113249.Pereira L. & Silva F. Enhancing the Integration of Offshore Wind and Floating PV Systems // Journal of Renewable Energy. – 2022. – Vol. 195. – Pp. 113-126. DOI: 10.1016/j.renene.2022.06.044.Pereira L. & Silva F. Enhancing the Integration of Offshore Wind and Floating PV Systems // Journal of Renewable Energy. – 2022. – Vol. 195. – Pp. 113-126. DOI: 10.1016/j.renene.2022.06.044.Романов И. П., Тихонов Н. А. Применение адаптивных алгоритмов управления в гибридных ВИЭ системах // Известия вузов. Энергетика. – 2023. – Том 4. – С. 75-86.Romanov I. P., Tikhonov N. A. Application of adaptive control algorithms in hybrid renewable energy systems // News of universities. Power engineering. – 2023. – Vol. 4. – P. 75-86.Zhang W. & Li Q. Evaluation of Thermal Management Systems for Energy Storage in Hybrid Configurations // Applied Thermal Engineering. – 2022. – Vol. 208. – Article ID 118218. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2022.118218.Zhang W. & Li Q. Evaluation of Thermal Management Systems for Energy Storage in Hybrid Configurations // Applied Thermal Engineering. – 2022. – Vol. 208. – Article ID 118218. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2022.118218.Никитин А. С., Орлов А. Е. Оптимизация энергопотоков в фотоэлектрических и ветровых установках с аккумуляторами // Энергосбережение и водородные технологии. – 2022. – Том 7. – С. 38-51.Nikitin A. S., Orlov A. E. Optimization of energy flows in photovoltaic and wind turbines with batteries // Energy saving and hydrogen technologies. – 2022. – Vol. 7. – Pp. 38-51.Habib S. & Khan A. Lifecycle Analysis of Floating Solar Farms in Energy Networks // Environmental Science and Technology. – 2023. – Vol. 57. – Pp. 4856-4870. DOI: 10.1021/acs.est.3c10425.Habib S. & Khan A. Lifecycle Analysis of Floating Solar Farms in Energy Networks // Environmental Science and Technology. – 2023. – Vol. 57. – Pp. 4856-4870. DOI: 10.1021/acs.est.3c10425.Morales D. & Lopez A. Design and Deployment of Scalable Energy Storage for Hybrid Systems // Journal of Power Sources. – 2023. – Vol. 560. – Article ID 232167. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2023.232167.Morales D. & Lopez A. Design and Deployment of Scalable Energy Storage for Hybrid Systems // Journal of Power Sources. – 2023. – Vol. 560. – Article ID 232167. DOI: 10.1016/j.jpowsour.2023.232167.Сидоров Б. Н., Чернов Д. А. Исследование устойчивости гибридных систем с высоким уровнем интеграции ВИЭ // Вестник Российской академии наук. – 2023. – Том 8. – С. 22-36.Sidorov B. N., Chernov D. A. Study of the sustainability of hybrid systems with a high level of renewable energy integration // Bulletin of the Russian Academy of Sciences. – 2023. – Vol. 8. – Pp. 22-36.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.