Autor: Adrian Pennington

IEC članak na engleskome jeziku možete pročitati ovdje.

Potencijal za uporabu plutajućih solarnih fotonaponskih panela i farmi je ogroman, unatoč početnim troškovima njihova postavljanja. IEC priprema standarde kako bi se ova tehnologija mogla koristiti sigurno i efikasno – i u svim vremenskim uvjetima.

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 sustave otpadale su tri četvrtine dodanih kapaciteta za obnovljive izvore energije diljem svijeta. Ipak, većina dosad instaliranih solarnih panela postavljena je na kopnu, što je dovelo do velikih problema u vezi s uporabom zemljišta, osobito u zemljama gdje je zemljište ograničeno. To uključuje otočne države, ali i zemlje gdje je stanovništvo gusto naseljeno i u kojima je dostupnost zemljišta ograničena.

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

Znanstvenici zaključuju da FPV sustavi nadmašuju kopnene solarne PV sustave pod sličnim uvjetima, ali upozoravaju da vremenski uvjeti na moru i jake oceanske 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 spremnici za pitku vodu, jezera kamenoloma, kanali za navodnjavanje, hidroenergetski ili poljoprivredni spremnici, industrijska jezera i priobalna područja.

Jedna od očiglednih prednosti plutajuće solarne PV tehnologije je to što ne zauzima kopneni prostor. Također omogućuje 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 učinku 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 također 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 je tehnologija posebice 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 spremnici 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. Otočna 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 tijekom cijele godine. Procjenjuje se da će projekt na brani Sirindhorn u Tajlandu pomoći u smanjenju emisije ugljičnog 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 spremnika na svijetu FPV panelima rezultiralo bi instaliranim kapacitetom od 20 teravata (TW) – 20 puta više no što je trenutačno ukupni globalni solarni PV kapacitet.

Pouzdanost i financijski izazovi

Međutim, prema Centru za sustave obnovljive energije pri Sveučilištu Loughborough u Velikoj Britaniji trenutačno pluta manje od 1% svjetskih solarnih instalacija. To je dijelom i zbog tehničkih i financijskih ograničenja. Slana voda prouzročuje koroziju, dok je postavljanje panela pod odgovarajućim kutom komplicirano i skupo na plutajućoj platformi. 

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

Primjerice, prijavljeni troškovi sidrenja za projekt u provinciji Anhui u Kini relativno su 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 potporu 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 natječu s drugim aktivnostima, poput ribolova. Također postoje zabrinutosti da bi velike elektrane mogle naštetiti morskim ekosustavima jer blokiraju sunčevu svjetlost. Rizik od poremećaja ili čak uništenja zbog nestabilnih vremenskih uvjeta također obeshrabruje ulaganja. Primjerice, 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) sustava. Također mogu postaviti referentna mjerila za izgradnju solarnih postrojenja, čime će se osigurati da ta postrojenja mogu izdržati teške vremenske uvjete i da neće stvarati probleme za okoliš. IEC trenutačno 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 kabele i konektore, kao i trasiranje i upravljanje kabelima, lokaciju invertera i transformatora (npr. iznad vode ili na kopnu) – sve do sitnih detalja poput čišćenja ptičijeg izmeta!

Standardi su nužni ne samo zbog tehničkih izazova koje treba riješiti, već i zbog osnovnih procjena potencijala za plutajuće solarne sustave, koje su nevjerojatne. Jedna je studija otkrila da bi solarni paneli koji plutaju na samo 1% afričkih hidroenergetskih spremnika mogli udvostručiti kapacitet hidroenergije na kontinentu i povećati proizvodnju električne energije dobivene iz brana za 58%. To je upravo zbog toga što FPV paneli sprječavaju isparavanje vode. Prema časopisu nature.com, ako bi 10% svjetskih hidroenergetskih spremnika bilo prekriveno FPV tehnologijom, mogla bi se proizvesti količina električne energije jednaka svim trenutačno operativnim termoelektranama na fosilna goriva u svijetu. Od ovog tržišta se očekuje rast po stopi od 43% godišnje u narednih deset godina i do 2031. godine dostizanje vrijednosti od 24,5 milijardi USD (22,2 milijarde eura). Standardi će omogućiti napredak ove tehnologije zajedno s drugim obnovljivim izvorima energije, dok težimo postići ciljeve neto nulte emisije.