Zaradi hitrega porasta inštalacij fotovoltaike (PV) v zadnjih nekaj letih naj bi letos svetovne inštalacije fotovoltaičnih sistemov presegle 450 GW. Ker so ustrezni zemljiški viri vse bolj omejeni, mora trg raziskati bolj raznolike fotovoltaične aplikacije. Na letošnjem sejmu SNEC, največji svetovni razstavi sončne energije, so številni proizvajalci modulov predstavili izdelke, prilagojene različnim okoljem, pri čemer so izstopale plavajoče in puščavske fotovoltaične aplikacije. Te inovativne aplikacije ne le rešujejo pomanjkanje zemljišč, temveč se tudi integrirajo z lokalnimi ekosistemi in ponujajo tako gospodarske kot okoljske koristi.
Ta članek raziskuje scenarije uporabe, tehnične značilnosti in prihodnji potencial plavajočih in puščavskih sončnih tehnologij. S študijami primerov bomo analizirali njihove prednosti in izzive v praksi.
Plavajoči PV: Uporaba in lastnosti
Plavajoča fotovoltaika je nova in obetavna tehnologija, ki vključuje namestitev sončnih panelov na vodne površine za proizvodnjo energije. Ponuja številne prednosti, vključno z varstvom okolja, gospodarskimi koristmi in družbeno vrednostjo. Kar zadeva namestitev, uporaba okolju prijaznih materialov pomaga ohranjati vodne ekosisteme, poenostavljena in hitra namestitev pa zmanjšuje stroške gradnje in preprečuje spore glede lastništva zemljišč, s katerimi se pogosto srečujemo pri projektih talnih fotovoltaičnih elektrarn.
Plavajoče sončne elektrarne lahko razdelimo v dve kategoriji: na morju in v celinskih vodnih telesih. Projekti v celinskih vodah vključujejo namestitve na jezerih, rezervoarjih, zapuščenih rudarskih jamah, umetnih jezerih in ribnikih.
Tehnične lastnosti
Pri izbiri modulov so dvostranski stekleni moduli zelo učinkoviti v plavajočih fotovoltaičnih aplikacijah, saj rešujejo težave s prepustnostjo vodne pare in lahko izboljšajo proizvodnjo energije za 5–10 % v primerjavi s talnimi sistemi. Kar zadeva zasnovo sistema, vodna telesa z globino manj kot 3 metre običajno uporabljajo temelje na fiksnih pilotih, medtem ko globlje vode (nad 3 metre) temeljijo na plavajočih konstrukcijah, kot so platforme na osnovi pontonov ali škatlic. Ker so plavajoče fotovoltaične naprave pogosto hitrejše in enostavnejše od kopenskih, razvijalci vse bolj raziskujejo ta sektor, kar ustvarja diferenciran trg za proizvajalce modulov. Ta trend je bil očiten na sejmu SNEC, kjer so številna podjetja predstavila fotovoltaične module, posebej zasnovane za uporabo na vodni osnovi, kar odraža pomemben potencial rasti plavajoče sončne energije.
Ker plavajoči sončni sistemi pridobivajo na veljavi, naj bi Kitajska letos začela graditi projekte fotovoltaike na morju v skupni moči 2-3 GW, predvsem v obalnih provincah, kot so Shandong, Jiangsu, Zhejiang in Fujian. Gradnja mnogih od teh projektov je predvidena med koncem leta 2024 in začetkom leta 2025, dobave pa se bodo začele v četrtem četrtletju 2024. Omeniti velja, da Sungrow Floating PV, ki ima največji tržni delež, ostaja edino podjetje, ki je sposobno graditi projekte plavajočih sončnih sistemov v vodah, globokih več kot 100 metrov.
Poleg obsežnih naprav na morju predstavljajo pomembne priložnosti tudi projekti fotovoltaike na celinskih vodah na Kitajskem. Te projekte lahko razdelimo na centralizirane ali porazdeljene sisteme. Centralizirani projekti fotovoltaike na celinskih vodah, ki so pogosto zgrajeni na območjih posedanja zaradi rudarjenja premoga, imajo običajno moč od 50 do 200 MW. Medtem projekti porazdeljenih fotovoltaičnih elektrarn na ribnikih običajno segajo od 5 do 30 MW. Kitajski projekti fotovoltaike na celinskih vodah skupaj kažejo precejšen potencial, Infolink pa pričakuje, da bodo kitajske plavajoče fotovoltaične elektrarne letos presegle 5 GW, svetovne skupne elektrarne pa bodo dosegle 7–8 GW.
Izzivi in rešitve
Kljub obetavni rasti se plavajoči sončni sistemi soočajo s številnimi izzivi, vključno s kompleksnimi zahtevami glede gradnje in vzdrževanja. Poleg tega je treba pomisleke glede kakovosti vode in vodnih ekosistemov dodatno potrditi s študijami primerov. Podjetja zato uvajajo rešitve za reševanje teh težav. Na primer, podjetje Sungrow Floating PV je v svojem projektu rezervoarja z močjo 60 MW v Singapurju uporabilo materiale, primerne za živila, da bi zagotovilo varnost kakovosti vode. Ker vse več podjetij sprejema inovativne tehnologije in stroge okoljske standarde, se javno sprejemanje plavajočih sončnih sistemov postopoma povečuje, kar utira pot trajnostnemu razvoju.
Puščavska fotonapetostna elektrarna: Uporaba in lastnosti
Puščavska fotovoltaika izkorišča obilo sončne svetlobe in prostrane, odprte pokrajine za doseganje visoke učinkovitosti in stroškovno učinkovite proizvodnje energije. Kitajska je vodilna v svetu na področju puščavskih sončnih pobud z obsežnimi projekti v sušnih regijah, kot sta Xinjiang in Notranja Mongolija. Pobuda "Shagehuang", prva kitajska hibridna sončna in vetrna elektrarna z močjo 10 GW, ponazarja ta trend. Prva faza (1 GW) je že priključena na omrežje, druga in tretja faza pa sta v gradnji.
Zaradi strožjih predpisov o rabi zemljišč za velike sončne elektrarne se razvijalci vse bolj obračajo na puščavska območja, kjer je pridobivanje zemljišč lažje. Poleg tega projekti puščavske fotovoltaike prispevajo k obnovi okolja s pomočjo pogozdovanja, zaradi česar je "ozelenitev puščave s sončno energijo" nova strategija.
Tehnični izzivi in prilagoditve
Puščavsko okolje predstavlja izjemne izzive za PV module, vključno z visokimi temperaturami, velikimi dnevnimi temperaturnimi nihanji, intenzivnim ultravijoličnim sevanjem in peščenimi nevihtami. Za reševanje teh težav proizvajalci izboljšujejo tehnologije, kot so debelejše steklo za odpornost proti pesku, premazi proti prahu in izboljšana toplotna vzdržljivost.
V nekaterih regijah je treba upoštevati posebne predpise. Na primer, v Notranji Mongoliji morajo sončni projekti vključevati shranjevanje energije za stabilnost omrežja in zahtevati lokalno proizvodnjo sončnih modulov in baterij. Poleg tega omejitve prenosa na severozahodu Kitajske omejujejo izvoz električne energije v druge province, kar zmanjšuje zanimanje za projekte puščavske fotovoltaike. Posledično bo povpraševanje po razvoju puščavske fotovoltaike v letu 2024 ostalo relativno omejeno.
Prihodnje možnosti
Tako plavajoče kot puščavske fotonapetostne tehnologije predstavljajo obetavne smeri za prihodnost obnovljivih virov energije. Za povečanje gospodarskih koristi nekateri projekti plavajočih fotonapetostnih elektrarn vključujejo akvakulturo in ekoturizem, s čimer tvorijo integriran model "sončne energije in ribištva". Medtem projekti puščavskih fotonapetostnih elektrarn raziskujejo večnamenske pristope, ki sončno energijo povezujejo s kmetijstvom in ekološko obnovo za razvoj trajnostnih puščavskih parkov.
Čeprav te aplikacije trenutno ostajajo nišni trgi po vsem svetu, bi lahko nadaljnji tehnološki napredek in podporne politike spodbudile njihovo širitev. Zaradi naraščajočih okoljskih skrbi in povpraševanja po energiji imata tako plavajoča kot puščavska fotovoltaika potencial za doseganje ravnovesja med ekonomsko upravičenostjo in okoljsko trajnostjo, kar ustvarja scenarij energetskega prehoda, v katerem vsi pridobijo.
