Wraz z gwałtownym wzrostem liczby instalacji fotowoltaicznych (PV) w ciągu ostatnich kilku lat, oczekuje się, że globalna moc instalacji PV przekroczy w tym roku 450 GW. W obliczu coraz mniejszej dostępności odpowiednich gruntów, rynek musi poszukiwać bardziej zróżnicowanych zastosowań PV. Podczas tegorocznych targów SNEC, największych na świecie targów fotowoltaicznych, wielu producentów modułów zaprezentowało produkty dostosowane do różnych środowisk, a wśród nich wyróżniały się pływające i pustynne zastosowania PV. Te innowacyjne rozwiązania nie tylko rozwiązują problem niedoboru gruntów, ale także integrują się z lokalnymi ekosystemami, oferując korzyści zarówno ekonomiczne, jak i środowiskowe.
W tym artykule omówiono scenariusze zastosowań, parametry techniczne i przyszły potencjał technologii fotowoltaicznych pływających i pustynnych. Na podstawie studiów przypadków przeanalizujemy ich zalety i wyzwania w rzeczywistych zastosowaniach.
Pływające panele fotowoltaiczne: zastosowania i funkcje
Pływające panele fotowoltaiczne to rozwijająca się i obiecująca technologia, która polega na montażu paneli słonecznych na powierzchni wody w celu wytwarzania energii. Oferuje ona wiele korzyści, w tym ochronę środowiska, korzyści ekonomiczne i społeczne. Jeśli chodzi o montaż, użycie ekologicznych materiałów pomaga zachować ekosystemy wodne, a uproszczony i szybki montaż obniża koszty budowy i pozwala uniknąć sporów o własność gruntów, często występujących w przypadku projektów fotowoltaicznych montowanych na ziemi.
Pływające instalacje fotowoltaiczne można podzielić na dwie kategorie: instalacje na akwenach morskich i śródlądowych. Projekty śródlądowe obejmują instalacje na jeziorach, zbiornikach, opuszczonych wyrobiskach górniczych, sztucznych jeziorach i stawach.
Cechy techniczne
W przypadku wyboru modułów, dwustronne moduły szklane są wysoce skuteczne w pływających instalacjach fotowoltaicznych, ponieważ rozwiązują problem przepuszczalności pary wodnej i mogą zwiększyć wytwarzanie energii o 5-10% w porównaniu z systemami naziemnymi. Jeśli chodzi o projektowanie systemów, zbiorniki wodne o głębokości poniżej 3 metrów zazwyczaj wykorzystują fundamenty palowe, natomiast głębsze wody (powyżej 3 metrów) opierają się na konstrukcjach pływających, takich jak platformy pontonowe lub skrzynkowe. Ponieważ pływające instalacje fotowoltaiczne są często szybsze i prostsze w realizacji niż instalacje lądowe, deweloperzy coraz częściej eksplorują ten sektor, tworząc zróżnicowany rynek dla producentów modułów. Tendencja ta była widoczna na targach SNEC, gdzie wiele firm zaprezentowało moduły fotowoltaiczne zaprojektowane specjalnie do zastosowań wodnych, co odzwierciedla znaczny potencjał wzrostu pływającej instalacji fotowoltaicznej.
Wraz ze wzrostem popularności pływających instalacji fotowoltaicznych, Chiny spodziewają się rozpoczęcia w tym roku projektów morskich instalacji fotowoltaicznych o łącznej mocy 2-3 GW, głównie w prowincjach nadmorskich, takich jak Szantung, Jiangsu, Zhejiang i Fujian. Budowa wielu z tych projektów planowana jest na przełom 2024 i 2025 roku, a dostawy rozpoczną się w czwartym kwartale 2024 roku. Warto zauważyć, że Sungrow Floating PV, posiadająca największy udział w rynku, pozostaje jedyną firmą zdolną do budowy pływających instalacji fotowoltaicznych na wodach o głębokości ponad 100 metrów.
Oprócz wielkoskalowych instalacji morskich, w Chinach również projekty fotowoltaiczne oparte na wodach śródlądowych stwarzają znaczące możliwości. Projekty te można podzielić na systemy scentralizowane i rozproszone. Scentralizowane projekty fotowoltaiczne oparte na wodach śródlądowych, często budowane na obszarach osiadania po wydobyciu węgla, zazwyczaj charakteryzują się mocą od 50 do 200 MW. Tymczasem rozproszone projekty fotowoltaiczne oparte na stawach zazwyczaj charakteryzują się mocą od 5 do 30 MW. Łącznie chińskie projekty fotowoltaiczne oparte na wodach śródlądowych wykazują znaczny potencjał, a Infolink przewiduje, że chińskie pływające instalacje fotowoltaiczne przekroczą w tym roku 5 GW, a globalna łączna moc instalacji osiągnie 7-8 GW.
Wyzwania i rozwiązania
Pomimo obiecującego rozwoju, pływające ogniwa fotowoltaiczne stoją przed szeregiem wyzwań, w tym złożonymi wymaganiami konstrukcyjnymi i konserwacyjnymi. Ponadto, obawy dotyczące jakości wody i ekosystemów wodnych wymagają dalszej weryfikacji poprzez studia przypadków. W odpowiedzi firmy wprowadzają rozwiązania mające na celu rozwiązanie tych problemów. Na przykład, firma Sungrow Floating PV wdrożyła materiały dopuszczone do kontaktu z żywnością w swoim projekcie zbiornika o mocy 60 MW w Singapurze, aby zapewnić bezpieczeństwo jakości wody. Wraz z wdrażaniem przez coraz więcej firm innowacyjnych technologii i rygorystycznych norm środowiskowych, akceptacja społeczna dla pływających ogniw fotowoltaicznych stopniowo rośnie, torując drogę do zrównoważonego rozwoju.
Fotowoltaika pustynna: zastosowania i funkcje
Fotowoltaika pustynna wykorzystuje obfite nasłonecznienie i rozległe, otwarte tereny, aby osiągnąć wysoką wydajność i opłacalność wytwarzania energii. Chiny są światowym liderem w dziedzinie pustynnych projektów solarnych, realizując duże projekty w suchych regionach, takich jak Sinciang i Mongolia Wewnętrzna. Inicjatywa „Shagehuang”, pierwsza chińska hybrydowa elektrownia wiatrowo-słoneczna o mocy 10 GW, jest przykładem tego trendu. Pierwsza faza (1 GW) została już podłączona do sieci, a druga i trzecia faza są w budowie.
Ze względu na surowsze przepisy dotyczące użytkowania gruntów dla dużych farm słonecznych, deweloperzy coraz częściej wybierają obszary pustynne, gdzie łatwiej jest pozyskać grunty. Co więcej, projekty fotowoltaiczne na pustyni przyczyniają się do odnowy środowiska poprzez wspieranie działań na rzecz zalesiania, co sprawia, że „zazielenianie pustyni zasilane energią słoneczną” staje się nową strategią.
Wyzwania techniczne i adaptacje
Środowiska pustynne stwarzają ekstremalne wyzwania dla modułów fotowoltaicznych, w tym wysokie temperatury, duże dzienne wahania temperatury, intensywne promieniowanie ultrafioletowe i burze piaskowe. Aby sprostać tym problemom, producenci opracowują technologie, takie jak grubsze szkło odporne na piasek, powłoki przeciwpyłowe i lepsza wytrzymałość termiczna.
W niektórych regionach konieczne jest przestrzeganie określonych przepisów. Na przykład w Mongolii Wewnętrznej projekty fotowoltaiczne muszą integrować magazynowanie energii dla zapewnienia stabilności sieci i wymagają lokalnej produkcji modułów fotowoltaicznych i akumulatorów. Ponadto ograniczenia przesyłowe w północno-zachodnich Chinach ograniczają eksport energii elektrycznej do innych prowincji, co zmniejsza zainteresowanie projektami fotowoltaicznymi na obszarach pustynnych. W rezultacie popyt na rozwój fotowoltaiki na obszarach pustynnych pozostaje stosunkowo ograniczony w 2024 roku.
Perspektywy na przyszłość
Zarówno technologie pływających instalacji fotowoltaicznych, jak i te przeznaczone na pustynię, stanowią obiecujące kierunki rozwoju energetyki odnawialnej. Aby zmaksymalizować korzyści ekonomiczne, niektóre projekty pływających instalacji fotowoltaicznych wykorzystują akwakulturę i ekoturystykę, tworząc zintegrowany model „słoneczno-rybnictwa”. Tymczasem projekty fotowoltaiczne przeznaczone na pustynię eksplorują wielofunkcyjne podejścia, integrując energię słoneczną z rolnictwem i odbudową ekologiczną w celu tworzenia zrównoważonych parków pustynnych.
Chociaż te zastosowania pozostają obecnie niszowe na całym świecie, ciągły postęp technologiczny i polityka wspierająca mogą napędzać ich rozwój. W obliczu rosnących obaw o środowisko i zapotrzebowania na energię, zarówno pływające, jak i pustynne ogniwa fotowoltaiczne mają potencjał, aby osiągnąć równowagę między opłacalnością ekonomiczną a zrównoważonym rozwojem środowiska, tworząc scenariusz korzystny dla obu stron w transformacji energetycznej.
