Autor: Adrian Pennington

IEC članak na engleskom jeziku možete pročitati ovdje.

Potencijal za upotrebu plutajućih solarnih fotonaponskih panela i farmi je ogroman, uprkos početnim troškovima njihovog postavljanja. IEC priprema standarde kako bi se ova tehnologija mogla koristiti sigurno i efikasno – i u svim vremenskim uslovima.

Plutajući solarni fotonaponski (FPV) paneli – koji se ponekad nazivaju „floatovoltaici” – relativno su nova opcija za obnovljivu energiju, ali opcija koja ima ogroman potencijal. Prema podacima IEA-e, 2023. godine na same solarne PV sisteme otpadale su tri četvrtine dodatih kapaciteta za obnovljive izvore energije širom svijeta. Ipak, većina dosad instaliranih solarnih panela postavljena je na kopnu, što je dovelo do velikih problema u vezi s upotrebom zemljišta, naročito u zemljama gdje je zemljište ograničeno. To uključuje ostrvske države, ali i zemlje gdje je stanovništvo gusto naseljeno i u kojima je dostupnost zemljišta ograničena.

Jedan od razloga zašto se predviđa rapidno povećanje upotrebe plutajućih solarnih tehnologija u narednim godinama jeste činjenica da je 70% svijeta prekriveno vodom. „Istraživanje i razvoj FPV sistema na okeanskim platformama otvara novu eru solarne energije uz napredak efikasnih plutajućih struktura”, navodi međunarodni istraživački tim u članku o pregledu događaja iz ove oblasti objavljenom u aprilu.

Naučnici zaključuju da FPV sistemi nadmašuju kopnene solarne PV sisteme pod sličnim uslovima, ali upozoravaju da vremenski uslovi na moru i jake okeanske struje mogu predstavljati ozbiljne izazove za FPV strukture. „Zbog toga je od ključnog značaja da se istraživački i razvojni napori usmjere na rješavanje ovog problema”, dodaju oni.

Zasjenjivanje vode

FPV moduli su solarni PV paneli postavljeni na splavovima koji plutaju na površini vode, kao što su rezervoari za pitku vodu, jezera kamenoloma, kanali za navodnjavanje, hidroenergetski ili poljoprivredni rezervoari, industrijska jezera i priobalna područja.

Jedna od očiglednih prednosti plutajuće solarne PV tehnologije je to što ne zauzima kopneni prostor. Takođe omogućava proizvodnju energije bliže područjima gdje je potražnja za električnom energijom visoka, što ovu tehnologiju čini privlačnom opcijom za zemlje s gusto naseljenim stanovništvom gdje postoji velika konkurencija za korištenje dostupne zemlje.

Plutajuće solarne farme rješavaju i drugi problem koji muči konvencionalne kopnene solarne PV module: neefikasnost kada se paneli previše zagriju. FPV paneli proizvode dodatnu energiju zahvaljujući efektu hlađenja vode iznad koje se nalaze. Procjenjuje se da blizina vodi kod plutajućih solarnih modula može povećati proizvodnju električne energije do 15%.

Stacionarni plutajući paneli takođe služe kao zaštita za vodeno područje, smanjujući isparavanje vode. To predstavlja dodatnu prednost u područjima gdje voda postaje sve oskudnija. (Za više informacija o očuvanju vode pročitajte prevedeni članak: „Kada gradovi presuše: rješavanje problema nestašice vode“).

Azija predvodnik

Ova tehnologija je posebno pogodna za zemlje u Aziji, gdje je zemljište oskudno, ali gdje postoje mnoge hidroelektrane povezane s elektroenergetskom mrežom. Prva plutajuća solarna elektrana na svijetu izgrađena je u Japanu. Unutrašnja jezera i rezervoari Japana sada su dom za 73 od 100 najvećih globalnih plutajućih solarnih postrojenja. Plutajuća solarna elektrana u istočnoj Kini proizvodi skoro 78 000 megavata (MW), što je dovoljno za napajanje 21 000 domova. Južnokorejsko postrojenje proizvodi 102,5 MW, dovoljno za napajanje 35 000 domova. Ostrvska država Singapur izgradila je solarnu farmu s 13 000 FPV panela u moreuzu Johor, s kapacitetom za proizvodnju do 5 MW – što je dovoljno energije za napajanje 1 400 stambenih zgrada tokom cijele godine. Procjenjuje se da će projekt na brani Sirindhorn u Tajlandu pomoći u smanjenju emisije ugljen-dioksida za 0,546 tona po 1 000 kilovat-sati (kWh).

Prema analizi Singapurskog instituta za istraživanje solarne energije (Seris), pokrivanje samo 10% svih vještačkih rezervoara na svijetu FPV panelima rezultiralo bi instaliranim kapacitetom od 20 teravata (TW) – 20 puta više nego što je trenutno ukupni globalni solarni PV kapacitet.

Pouzdanost i finansijski izazovi

Međutim, prema Centru za sisteme obnovljive energije pri Univerzitetu Loughborough u Velikoj Britaniji trenutno pluta manje od 1% svjetskih solarnih instalacija. To je dijelom i zbog tehničkih i finansijskih ograničenja. Slana voda uzrokuje koroziju, dok je postavljanje panela pod odgovarajućim uglom komplikovano i skupo na plutajućoj platformi. 

Iako se paneli povezuju i zatim postavljaju na vodu, oni zahtijevaju sistem sidrenja, koji pomaže da ponton ostane stabilan. Što je voda dublja, to su troškovi sidrenja veći. Na troškove instalacije takođe utiču varijacije nivoa vode, karakteristike tla/kamenitog dna i tip plovaka koji se koriste za podršku PV modulima.

Na primjer, prijavljeni troškovi sidrenja za projekt u provinciji Anhui u Kini su relativno niski, oko 10 USD/kW. Postrojenje je u plitkoj vodi i ima koristi od lokalnih proizvodnih kapaciteta i radne snage. Međutim, za sličan projekt u Japanu cijena sidrenja je znatno viša.

Istraživači također ukazuju na nedovoljnu podršku vlade u vidu politika i razvojnih planova, što bi moglo omesti rast i održivost tehnologije. Instalacije plutajućih modula na slatkovodnim područjima mogu naići na protivljenje ako se takmiče s drugim aktivnostima, poput ribolova. Također postoje zabrinutosti da bi velike elektrane mogle naštetiti morskim ekosistemima jer blokiraju sunčevu svjetlost. Rizik od poremećaja ili čak uništenja zbog nestabilnih vremenskih uslova također obeshrabruje ulaganja. Na primjer, 2019. godine najveće japansko FPV postrojenje oštetio je tajfun.

Gdje standardi mogu pomoći

Kao i kod drugih tehnologija u nastajanju, standardi mogu pomoći u smanjenju troškova plutajućih solarnih fotonaponskih (FPV) sistema. Također mogu postaviti referentna mjerila za izgradnju solarnih postrojenja, čime će se osigurati da ta postrojenja mogu izdržati teške vremenske uslove i da neće stvarati probleme za životnu sredinu. IEC trenutno radi na novoj tehničkoj specifikaciji (TS), čija je objava planirana za kraj 2024. godine. Ova specifikacija daje smjernice i preporuke za dizajn FPV postrojenja, a plan je da se kasnije proširi u puni standard. Pitanja koja se razmatraju uključuju i kako provesti električno uzemljenje na instalacijama iznad vode i kako mjeriti otpornost izolacije, kako pravilno usidriti i vezati module, odabrati odgovarajuće kablove i konektore, kao i trasiranje i upravljanja kablovima, lokaciju invertera i transformatora (npr. iznad vode ili na kopnu) – sve do sitnih detalja poput čišćenja ptičijeg izmeta!

Standardi su neophodni ne samo zbog tehničkih izazova koje treba riješiti, već i zbog osnovnih procjena potencijala za plutajuće solarne sisteme, koje su nevjerovatne. Jedna studija je otkrila da bi solarni paneli koji plutaju na samo 1% afričkih hidroenergetskih rezervoara mogli udvostručiti kapacitet hidroenergije na kontinentu i povećati proizvodnju električne energije dobijene iz brana za 58%. To je upravo zbog toga što FPV paneli sprečavaju isparavanje vode. Prema časopisu nature.com, ako bi 10% svjetskih hidroenergetskih rezervoara bilo prekriveno FPV tehnologijom, mogla bi se proizvesti količina električne energije jednaka svim trenutno operativnim termoelektranama na fosilna goriva u svijetu. Od ovog tržišta se očekuje da raste po stopi od 43% godišnje u narednih deset godina i da do 2031. godine dostigne vrijednost od 24,5 milijardi USD (22,2 milijarde eura). Standardi će omogućiti da ova tehnologija zaista napreduje zajedno s drugim obnovljivim izvorima energije, dok težimo da postignemo ciljeve neto nulte emisije.