Vzhľadom na rýchly nárast inštalácií fotovoltaických (FV) systémov v posledných rokoch sa očakáva, že celosvetové inštalácie FV systémov tento rok prekročia 450 GW. Keďže vhodné pôdne zdroje sú čoraz vzácnejšie, trh musí preskúmať rozmanitejšie aplikácie FV. Na tohtoročnej SNEC, najväčšej svetovej výstave solárnej energie, mnohí výrobcovia modulov predstavili produkty prispôsobené rôznym prostrediam, pričom vynikali najmä plávajúce a púštne FV aplikácie. Tieto inovatívne aplikácie nielen riešia nedostatok pôdy, ale sa tiež integrujú do miestnych ekosystémov a ponúkajú ekonomické aj environmentálne výhody.
Tento článok skúma aplikačné scenáre, technické charakteristiky a budúci potenciál plávajúcich a púštnych fotovoltaických technológií. Prostredníctvom prípadových štúdií budeme analyzovať ich výhody a výzvy v reálnych aplikáciách.
Plávajúce fotovoltaické panely: Aplikácie a funkcie
Plávajúca fotovoltaika je nová a sľubná technológia, ktorá zahŕňa inštaláciu solárnych panelov na vodné plochy na výrobu energie. Ponúka viacero výhod vrátane ochrany životného prostredia, ekonomických prínosov a sociálnej hodnoty. Pokiaľ ide o inštaláciu, používanie ekologických materiálov pomáha chrániť vodné ekosystémy, zatiaľ čo zjednodušené a rýchle nasadenie znižuje stavebné náklady a predchádza sporom o vlastníctvo pôdy, s ktorými sa bežne stretávame pri projektoch pozemných fotovoltaických elektrární.
Plávajúce fotovoltaické elektrárne možno rozdeliť do dvoch kategórií: na mori a vo vnútrozemských vodných plochách. Vnútrozemské projekty zahŕňajú inštalácie na jazerách, nádržiach, opustených banských baniach, umelých jazerách a rybníkoch.
Technické vlastnosti
Pokiaľ ide o výber modulov, bifaciálne sklenené moduly sú vysoko účinné v plávajúcich fotovoltaických aplikáciách, pretože riešia problémy s priepustnosťou vodnej pary a môžu zlepšiť výrobu energie o 5 – 10 % v porovnaní so systémami montovanými na zemi. Pokiaľ ide o návrh systému, vodné plochy s hĺbkou menšou ako 3 metre zvyčajne používajú základy s pevnými pilótami, zatiaľ čo hlbšie vody (nad 3 metre) sa spoliehajú na plávajúce konštrukcie, ako sú napríklad platformy založené na pontónoch alebo krabiciach. Keďže plávajúce fotovoltaické inštalácie sú často rýchlejšie a jednoduchšie ako pozemné, vývojári čoraz viac skúmajú tento sektor a vytvárajú diferencovaný trh pre výrobcov modulov. Tento trend bol zrejmý na veľtrhu SNEC, kde mnoho spoločností predstavilo fotovoltaické moduly špeciálne navrhnuté pre aplikácie na vodnej báze, čo odráža významný rastový potenciál plávajúcej solárnej energie.
S rastúcou popularitou plávajúcich fotovoltaických elektrární sa očakáva, že Čína tento rok začne s projektmi morských fotovoltaických elektrární s celkovým výkonom 2 až 3 GW, najmä v pobrežných provinciách ako Shandong, Jiangsu, Zhejiang a Fujian. Výstavba mnohých z týchto projektov je naplánovaná na koniec roka 2024 až začiatok roka 2025, pričom dodávky sa začnú v 4. štvrťroku 2024. Spoločnosť Sungrow Floating PV, ktorá má najväčší podiel na trhu, zostáva jedinou spoločnosťou schopnou stavať plávajúce fotovoltaické elektrárne vo vodách s hĺbkou viac ako 100 metrov.
Okrem rozsiahlych inštalácií na mori predstavujú významné príležitosti aj projekty vnútrozemských vodných fotovoltaických elektrární v Číne. Tieto projekty možno zaradiť do kategórie centralizovaných alebo distribuovaných systémov. Centralizované projekty vnútrozemských fotovoltaických elektrární, často budované v oblastiach poklesu pôdy v dôsledku ťažby uhlia, majú typický výkon od 50 do 200 MW. Distribuované projekty fotovoltaických elektrární na báze rybníkov sa vo všeobecnosti pohybujú od 5 do 30 MW. Celkovo čínske projekty vnútrozemských vodných fotovoltaických elektrární vykazujú značný potenciál a Infolink očakáva, že plávajúce fotovoltaické inštalácie v Číne tento rok prekročia 5 GW, pričom globálne kumulatívne inštalácie dosiahnu 7 – 8 GW.
Výzvy a riešenia
Napriek sľubnému rastu čelia plávajúce fotovoltaické systémy niekoľkým výzvam vrátane zložitých požiadaviek na výstavbu a údržbu. Okrem toho si obavy týkajúce sa kvality vody a vodných ekosystémov vyžadujú ďalšie overenie prostredníctvom prípadových štúdií. V reakcii na to spoločnosti zavádzajú riešenia na riešenie týchto problémov. Napríklad spoločnosť Sungrow Floating PV použila materiály potravinárskej kvality vo svojom projekte nádrže s výkonom 60 MW v Singapure, aby zabezpečila bezpečnosť kvality vody. S rastúcim počtom spoločností, ktoré prijímajú inovatívne technológie a prísne environmentálne normy, sa postupne zvyšuje verejná akceptácia plávajúcich fotovoltaických systémov, čo pripravuje cestu pre udržateľný rozvoj.
Púštna fotovoltaika: Aplikácie a funkcie
Púštna fotovoltaika využíva bohaté slnečné svetlo a rozsiahle, otvorené krajiny na dosiahnutie vysokej účinnosti a nákladovo efektívnej výroby energie. Čína je svetovým lídrom v iniciatívach v oblasti púštnej solárnej energie s rozsiahlymi projektmi v suchých oblastiach, ako sú Sin-ťiang a Vnútorné Mongolsko. Iniciatíva „Shagehuang“, prvá čínska hybridná solárna a veterná energetická základňa s výkonom 10 GW, je príkladom tohto trendu. Prvá fáza (1 GW) už bola pripojená k sieti, zatiaľ čo druhá a tretia fáza sú vo výstavbe.
Vzhľadom na prísnejšie predpisy týkajúce sa využívania pôdy pre rozsiahle solárne farmy sa developeri čoraz viac obracajú na púštne oblasti, kde je získavanie pôdy jednoduchšie. Okrem toho, projekty púštnej fotovoltaiky prispievajú k obnove životného prostredia tým, že podporujú zalesňovanie, čím sa „solárna ekologizácia púšte“ stáva novou stratégiou.
Technické výzvy a úpravy
Púštne prostredie predstavuje pre fotovoltaické moduly extrémne výzvy vrátane vysokých teplôt, veľkých denných teplotných výkyvov, intenzívneho ultrafialového žiarenia a piesočných búrok. Na riešenie týchto problémov výrobcovia vyvíjajú technológie, ako je hrubšie sklo odolné voči piesku, protiprachové nátery a zlepšená tepelná odolnosť.
V niektorých regiónoch musia byť splnené špecifické predpisy. Napríklad vo Vnútornom Mongolsku musia solárne projekty integrovať skladovanie energie pre stabilitu siete a vyžadujú si lokálnu výrobu fotovoltaických modulov a batérií. Okrem toho obmedzenia prenosu v severozápadnej Číne obmedzujú vývoz elektriny do iných provincií, čo znižuje záujem o projekty fotovoltaiky v púšti. V dôsledku toho zostáva dopyt po rozvoji fotovoltaiky v púšti v roku 2024 relatívne obmedzený.
Budúce vyhliadky
Technológie plávajúcich aj púštnych fotovoltaických elektrární predstavujú sľubné smery pre budúcnosť obnoviteľnej energie. V záujme maximalizácie ekonomických výhod niektoré projekty plávajúcich fotovoltaických elektrární zahŕňajú akvakultúru a ekoturizmus, čím vytvárajú integrovaný model „solárneho rybolovu“. Medzitým projekty púštnych fotovoltaických elektrární skúmajú multifunkčné prístupy, integrujú solárnu energiu s poľnohospodárstvom a ekologickou obnovou s cieľom vytvoriť udržateľné púštne parky.
Hoci tieto aplikácie v súčasnosti zostávajú celosvetovo len úzko špecializovanými trhmi, ich expanzia by mohla byť podporná vďaka pokračujúcemu technologickému pokroku a podporným politikám. Vzhľadom na rastúce environmentálne obavy a dopyt po energii majú plávajúce aj púštne fotovoltaické systémy potenciál dosiahnuť rovnováhu medzi ekonomickou životaschopnosťou a environmentálnou udržateľnosťou, čím sa vytvorí obojstranne výhodný scenár pre energetickú transformáciu.
