Vzhledem k rychlému nárůstu instalací fotovoltaických (FV) systémů v posledních několika letech se očekává, že celosvětové instalace FV systémů letos překročí 450 GW. Vzhledem k tomu, že vhodné půdní zdroje jsou stále vzácnější, musí trh prozkoumat rozmanitější fotovoltaické aplikace. Na letošním veletrhu SNEC, největším světovém veletrhu solární energie, mnoho výrobců modulů představilo produkty přizpůsobené různým prostředím, přičemž vynikaly plovoucí a pouštní fotovoltaické aplikace. Tyto inovativní aplikace nejen řeší nedostatek půdy, ale také se integrují do místních ekosystémů a nabízejí jak ekonomické, tak environmentální výhody.
Tento článek zkoumá aplikační scénáře, technické charakteristiky a budoucí potenciál technologií plovoucích a pouštních fotovoltaických elektráren. Prostřednictvím případových studií budeme analyzovat jejich výhody a výzvy v reálných aplikacích.
Plovoucí fotovoltaika: Aplikace a funkce
Plovoucí fotovoltaika je nová a slibná technologie, která zahrnuje instalaci solárních panelů na vodních plochách pro výrobu energie. Nabízí řadu výhod, včetně ochrany životního prostředí, ekonomických přínosů a společenské hodnoty. Pokud jde o instalaci, použití ekologických materiálů pomáhá chránit vodní ekosystémy, zatímco zjednodušené a rychlé nasazení snižuje náklady na výstavbu a zabraňuje sporům o vlastnictví pozemků, s nimiž se běžně setkáváme u pozemních fotovoltaických projektů.
Plovoucí fotovoltaické elektrárny lze rozdělit do dvou kategorií: na moři a ve vnitrozemských vodních plochách. Mezi vnitrozemské projekty patří instalace na jezerech, nádržích, opuštěných důlních dolech, umělých jezerech a rybnících.
Technické vlastnosti
Pokud jde o výběr modulů, bifaciální skleněné moduly jsou vysoce účinné v plovoucích fotovoltaických aplikacích, protože řeší problémy s propustností vodní páry a mohou zlepšit výrobu energie o 5–10 % ve srovnání se systémy montovanými na zemi. Pokud jde o návrh systému, vodní plochy s hloubkou menší než 3 metry obvykle používají základy na pevných pilotách, zatímco hlubší vody (nad 3 metry) se spoléhají na plovoucí konstrukce, jako jsou pontonové nebo krabicové platformy. Vzhledem k tomu, že plovoucí fotovoltaické instalace jsou často rychlejší a jednodušší než instalace na pevnině, developeři stále více zkoumají tento sektor a vytvářejí tak diferencovaný trh pro výrobce modulů. Tento trend byl patrný na veletrhu SNEC, kde mnoho společností představilo fotovoltaické moduly speciálně navržené pro aplikace na vodní bázi, což odráží významný růstový potenciál plovoucí solární energie.
S rostoucím počtem plovoucích fotovoltaických elektráren se očekává, že Čína letos zahájí projekty pobřežních fotovoltaických elektráren o celkovém výkonu 2–3 GW, zejména v pobřežních provinciích, jako jsou Shandong, Jiangsu, Zhejiang a Fujian. Výstavba mnoha z těchto projektů je naplánována na konec roku 2024 až začátek roku 2025, přičemž dodávky začnou ve 4. čtvrtletí roku 2024. Je pozoruhodné, že společnost Sungrow Floating PV, která drží největší podíl na trhu, zůstává jedinou společností schopnou stavět projekty plovoucích fotovoltaických elektráren ve vodách hlubších než 100 metrů.
Kromě rozsáhlých instalací na moři představují významné příležitosti i vnitrozemské vodní fotovoltaické projekty v Číně. Tyto projekty lze rozdělit do kategorií jako centralizované nebo distribuované systémy. Centralizované vnitrozemské fotovoltaické projekty, často budované v oblastech poklesu půdy v důsledku těžby uhlí, mají typický výkon od 50 do 200 MW. Distribuované projekty fotovoltaických elektráren na bázi rybníků se obvykle pohybují od 5 do 30 MW. Celkově čínské vnitrozemské vodní fotovoltaické projekty vykazují značný potenciál a Infolink očekává, že plovoucí fotovoltaické instalace v Číně letos překročí 5 GW a globální kumulativní instalace dosáhnou 7–8 GW.
Výzvy a řešení
Navzdory slibnému růstu čelí plovoucí fotovoltaické systémy několika výzvám, včetně složitých požadavků na výstavbu a údržbu. Obavy o kvalitu vody a vodní ekosystémy navíc vyžadují další ověření prostřednictvím případových studií. V reakci na to společnosti zavádějí řešení, která tyto problémy řeší. Například společnost Sungrow Floating PV použila materiály vhodné pro potravinářství ve svém projektu nádrže o výkonu 60 MW v Singapuru, aby zajistila bezpečnost kvality vody. S tím, jak stále více společností zavádí inovativní technologie a přísné environmentální normy, se postupně zvyšuje i přijetí plovoucích fotovoltaických systémů veřejností, což připravuje cestu pro udržitelný rozvoj.
Pouštní fotovoltaika: Aplikace a funkce
Pouštní fotovoltaika využívá hojného slunečního záření a rozlehlé, otevřené krajiny k dosažení vysoké účinnosti a nákladově efektivní výroby energie. Čína je světovým lídrem v oblasti pouštních solárních iniciativ s rozsáhlými projekty v suchých oblastech, jako je Sin-ťiang a Vnitřní Mongolsko. Iniciativa „Shagehuang“, první čínská hybridní solární a větrná energetická základna o výkonu 10 GW, je příkladem tohoto trendu. První fáze (1 GW) již byla připojena k síti, zatímco druhá a třetí fáze jsou ve výstavbě.
Vzhledem k přísnějším předpisům pro využívání půdy pro velké solární farmy se developeři stále častěji obracejí do pouštních oblastí, kde je získávání půdy snazší. Projekty pouštní fotovoltaiky navíc přispívají k obnově životního prostředí tím, že napomáhají zalesňování, čímž se „solární ozelenění pouště“ stává nově vznikající strategií.
Technické výzvy a adaptace
Pouštní prostředí představuje pro fotovoltaické moduly extrémní výzvy, včetně vysokých teplot, velkých denních teplotních výkyvů, intenzivního ultrafialového záření a písečných bouří. Aby se tyto problémy vyřešily, výrobci vyvíjejí technologie, jako je silnější sklo pro odolnost vůči písku, protiprachové povlaky a lepší tepelná odolnost.
V některých regionech musí být splněny specifické předpisy. Například ve Vnitřním Mongolsku musí solární projekty integrovat úložiště energie pro stabilitu sítě a vyžadují místní výrobu fotovoltaických modulů a baterií. Omezení přenosu v severozápadní Číně navíc omezují vývoz elektřiny do jiných provincií, což snižuje zájem o projekty pouštní fotovoltaiky. V důsledku toho zůstane poptávka po rozvoji pouštní fotovoltaiky v roce 2024 relativně omezená.
Budoucí vyhlídky
Technologie plovoucích i pouštních fotovoltaických elektráren představují slibné směry pro budoucnost obnovitelných zdrojů energie. Pro maximalizaci ekonomických přínosů některé projekty plovoucích fotovoltaických elektráren zahrnují akvakulturu a ekoturistiku a tvoří tak integrovaný model „solárního rybolovu“. Projekty pouštních fotovoltaických elektráren mezitím zkoumají multifunkční přístupy, integrují solární energii se zemědělstvím a ekologickou obnovou s cílem vytvořit udržitelné pouštní parky.
Ačkoli tyto aplikace v současnosti zůstávají celosvětově jen úzkými trhy, pokračující technologický pokrok a podpůrná politika by mohly podpořit jejich expanzi. Vzhledem k rostoucím obavám o životní prostředí a poptávce po energii mají plovoucí i pouštní fotovoltaické systémy potenciál dosáhnout rovnováhy mezi ekonomickou životaschopností a environmentální udržitelností, a vytvořit tak oboustranně výhodný scénář pro energetickou transformaci.
