Аутор: Адриан Пенингтон (Adrian Pennington)

IEC чланак на енглеском језику можете прочитати овдје

Потенцијал за употребу плутајућих соларних фотонапонских панела и фарми је огроман, упркос почетним трошковима њиховог постављања. IEC припрема стандарде како би се ова технологија могла користити сигурно и ефикасно – и у свим временским условима.

Плутајући соларни фотонапонски (FPV) панели – који се понекад називају „флоатоволтаици” – релативно су нова опција за обновљиву енергију, али опција која има огроман потенцијал. Према подацима IEA-e, 2023. године на саме соларне PV системе отпадале су три четвртине додатих капацитета за обновљиве изворе енергије широм свијета. Ипак, већина досад инсталираних соларних панела постављена је на копну, што је довело до великих проблема у вези с употребом земљишта, нарочито у земљама гдје је земљиште ограничено. То укључује острвске државе, али и земље гдје је становништво густо насељено и у којима је доступност земљишта ограничена.

Један од разлога зашто се предвиђа рапидно повећање употребе плутајућих соларних технологија у наредним годинама јесте чињеница да је 70% свијета прекривено водом. „Истраживање и развој FPV система на океанским платформама отвара нову еру соларне енергије уз напредак ефикасних плутајућих структура”, наводи међународни истраживачки тим у чланку о прегледу догађаја из ове области објављеном у априлу.

Научници закључују да FPV системи надмашују копнене соларне PV системе под сличним условима, али упозоравају да временски услови на мору и јаке океанске струје могу представљати озбиљне изазове за FPV структуре. „Због тога је од кључног значаја да се истраживачки и развојни напори усмјере на рјешавање овог проблема”, додају они.

Засјењивање воде

FPV модули су соларни PV панели постављени на сплавовима који плутају на површини воде, као што су резервоари за питку воду, језера каменолома, канали за наводњавање, хидроенергетски или пољопривредни резервоари, индустријска језера и приобална подручја.

Једна од очигледних предности плутајуће соларне PV технологије је то што не заузима копнени простор. Такође омогућава производњу енергије ближе подручјима гдје је потражња за електричном енергијом висока, што ову технологију чини привлачном опцијом за земље с густо насељеним становништвом гдје постоји велика конкуренција за коришћење доступне земље.

Плутајуће соларне фарме рјешавају и други проблем који мучи конвенционалне копнене соларне PV модуле: неефикасност када се панели превише загрију. FPV панели производе додатну енергију захваљујући ефекту хлађења воде изнад које се налазе. Процјењује се да близина води код плутајућих соларних модула може повећати производњу електричне енергије до 15%.

Стационарни плутајући панели такође служе као заштита за водено подручје, смањујући испаравање воде. То представља додатну предност у подручјима гдје вода постаје све оскуднија. (За више информација о очувању воде прочитајте преведени чланак: „Kада градови пресуше: рјешавање проблема несташице воде“).

Азија предводник

Ова технологија је посебно погодна за земље у Азији, гдје је земљиште оскудно, али гдје постоје многе хидроелектране повезане с електроенергетском мрежом. Прва плутајућа соларна електрана на свијету изграђена је у Јапану. Унутрашња језера и резервоари Јапана сада су дом за 73 од 100 највећих глобалних плутајућих соларних постројења. Плутајућа соларна електрана у источној Кини производи скоро 78 000 мегавата (MW), што је довољно за напајање 21 000 домова. Јужнокорејско постројење производи 102,5 MW, довољно за напајање 35 000 домова. Острвска држава Сингапур изградила је соларну фарму с 13 000 FPV панела у мореузу Johor, с капацитетом за производњу до 5 MW – што је довољно енергије за напајање 1 400 стамбених зграда током цијеле године. Процјењује се да ће пројекат на брани Sirindhorn у Тајланду помоћи у смањењу емисије угљен-диоксида за 0,546 тона по 1 000 киловат-сати (kWh).

Према анализи Сингапурског института за истраживање соларне енергије (Seris), покривање само 10% свих вјештачких резервоара на свијету FPV панелима резултирало би инсталираним капацитетом од 20 теравата (TW) – 20 пута више него што је тренутно укупни глобални соларни PV капацитет.

Поузданост и финансијски изазови

Међутим, према Центру за системе обновљиве енергије при Универзитету Loughborough у Великој Британији тренутно плута мање од 1% свјетских соларних инсталација. То је дијелом и због техничких и финансијских ограничења. Слана вода узрокује корозију, док је постављање панела под одговарајућим углом компликовано и скупо на плутајућој платформи. 

Иако се панели повезују и затим постављају на воду, они захтијевају систем сидрења, који помаже да понтон остане стабилан. Што је вода дубља, то су трошкови сидрења већи. На трошкове инсталације такође утичу варијације нивоа воде, карактеристике тла/каменитог дна и тип пловака који се користе за подршку PV модулима.

На примјер, пријављени трошкови сидрења за пројекат у провинцији Anhui у Кини су релативно ниски, око 10 USD/kW. Постројење је у плиткој води и има користи од локалних производних капацитета и радне снаге. Међутим, за сличан пројекат у Јапану цијена сидрења је знатно виша.

Истраживачи такође указују на недовољну подршку владе у виду политика и развојних планова, што би могло омести раст и одрживост технологије. Инсталације плутајућих модула на слатководним подручјима могу наићи на противљење ако се такмиче с другим активностима, попут риболова. Такође постоје забринутости да би велике електране могле наштетити морским екосистемима јер блокирају сунчеву свјетлост. Ризик од поремећаја или чак уништења због нестабилних временских услова такође обесхрабрује улагања. На примјер, 2019. године највеће јапанско FPV постројење оштетио је тајфун.

Гдје стандарди могу помоћи

Као и код других технологија у настајању, стандарди могу помоћи у смањењу трошкова плутајућих соларних фотонапонских (FPV) система. Такође могу поставити референтна мјерила за изградњу соларних постројења, чиме ће се осигурати да та постројења могу издржати тешке временске услове и да неће стварати проблеме за животну средину. IEC тренутно ради на новој техничкој спецификацији (TS), чија је објава планирана за крај 2024. године. Ова спецификација даје смјернице и препоруке за дизајн FPV постројења, а план је да се касније прошири у пуни стандард. Питања која се разматрају укључују и како спровести електрично уземљење на инсталацијама изнад воде и како мјерити отпорност изолације, како правилно усидрити и везати модуле, одабрати одговарајуће каблове и конекторе, као и трасирање и управљања кабловима, локацију инвертера и трансформатора (нпр. изнад воде или на копну) – све до ситних детаља попут чишћења птичијег измета!

Стандарди су неопходни не само због техничких изазова које треба ријешити, већ и због основних процјена потенцијала за плутајуће соларне системе, које су невјероватне. Једна студија је открила да би соларни панели који плутају на само 1% афричких хидроенергетских резервоара могли удвостручити капацитет хидроенергије на континенту и повећати производњу електричне енергије добијене из брана за 58%. То је управо због тога што FPV панели спречавају испаравање воде. Према часопису nature.com, ако би 10% свјетских хидроенергетских резервоара било прекривено FPV технологијом, могла би се произвести количина електричне енергије једнака свим тренутно оперативним термоелектранама на фосилна горива у свијету. Од овог тржишта се очекује да расте по стопи од 43% годишње у наредних десет година и да до 2031. године достигне вриједност од 24,5 милијарди USD (22,2 милијарде евра). Стандарди ће омогућити да ова технологија заиста напредује заједно с другим обновљивим изворима енергије, док тежимо да постигнемо циљеве нето нулте емисије.