Fotowoltaika na wodzie – pływające farmy fotowoltaiczne

Rozwój fotowoltaiki i świadomość na temat pozyskiwania energii elektrycznej ze słońca skutkował ogromnym wzrostem popytu na takie instalacje. Nikogo już nie dziwią mijane w drodze na wakacje farmy fotowoltaiczne, kolejne instalacje na dachach domów, biur, fabryk. Coraz trudniej znaleźć miejsce dla dużych farm fotowoltaicznych na gruncie, a w niektórych częściach świata zbudowanie takiej instalacji jest niemożliwe. Dlaczego nie zbudować pływającej farmy fotowoltaicznej na wodzie?

 

Pływające farmy fotowoltaiczne już istnieją! I są korzystne…

W standardowej instalacji montowanej na gruncie sprawność spada z powodu wysokiej temperatury powierzchni paneli. Naturalne chłodzenie od tafli wody pływających farm fotowoltaicznych zwiększa sprawność układu nawet o 15%. W dodatku nad zbiornikami wodnymi unosi się znacznie mniej kurzu i pyłów, które mogłyby osiąść na panelach i wpłynąć negatywnie na ich wydajność. Sama instalacja zajmuje mniej miejsca niż tradycyjna farma na gruncie.

Pływająca farma fotowoltaiczna wpływa korzystnie także na środowisko wodne w ten sposób, że zmniejsza parowanie wody poprzez zacienianie zbiornika, dzięki czemu ogranicza rozkwit glonów. W dodatku łagodzi fale, które degradują linię brzegową. Czyli minimalizuje niekorzystny wpływ fal na wybrzeżu.

 

Fotowoltaika na wodzie – jak to możliwe?!

Panele fotowoltaiczne łączone są w duże konstrukcje tworzące farmy. W jaki sposób fotowoltaika utrzymuje się na wodzie? Jest kilka możliwości.

• System pontonowy składa się z wielu platform z tworzywa sztucznego, które łączy się ze sobą i tworzy w ten sposób konstrukcje pod pływającą farmę fotowoltaiczną.
• System półzatopiony składa się z elastycznych paneli PV, które umieszcza się bezpośrednio na powierzchni wody za pomocą pływaków. Dzięki takiemu rozwiązaniu instalacja faluje wraz z wodą.
• Na szczególną uwagę zasługują koncentratorowe systemy montażowe, które wyposażone są w dodatkowy element – zwierciadło odblaskowe. Taki system pozwala zwiększyć promieniowanie kierunkowe, a co za tym idzie wydajność instalacji.
• Ciekawe rozwiązanie tworzą elastyczne systemy heksagonalne, które tworzą wyspy, które można łączyć z kolejnymi konstrukcjami.

Każdy z systemów zapewnia całej instalacji odporność na warunki atmosferyczne, w tym wiatr, śnieg, deszcz czy grad.

 

Ogromna pływająca farma fotowoltaiczna w Singapurze

Singapur to niewielki kraj, który nie ma dostępu do naturalnych źródeł energii, jakimi są wiatr i woda. Większość energii elektrycznej, bo ok. 97% wytwarza się tam z gazu ziemnego. Niemniej jednak poczyniono działania mające na celu zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych do atmosfery o połowę do 2030 roku. Realizacja „Zielonego Planu” jest możliwa, dzięki budowie pływających farm fotowoltaicznych na wodach morskich. Do roku 2025 zaplanowano zwiększenie energii pobieranej ze słońca do 1,5 GW, a następnie do 2 GW do 2030 r. Powierzchnia uruchomionej w 2021 roku instalacji porównywalna jest do 45 boisk piłkarskich.

 

 

 

Panele fotowoltaiczne na wodzie w Polsce?

W województwie Kujawsko-Pomorskim firma z Torunia Arta Energy zrealizowała budowę instalacji o mocy 0,5 MW na zbiorniku powstałym po wydobyciu żwiru. Farma została wybudowana zimą na tafli lodu, gdy zbiornik był zamarznięty. Firma poinformowała o zrealizowaniu dwóch mniejszych projektów o mocy 50 kW każda.

Jednak liderem w budowach pływających farm fotowoltaicznych w Polsce ma szanse zostać ZE PAK. Na zbiorniku wodnym Janiszew w gminie Brudzew ma powstać farma fotowoltaiczna na wodzie o mocy 60MW. Zbiornik powstał po zalaniu jednego z wyrobisk Kopalni Węgla Brunatnego Adamów. Powierzchnia jaką zajmie instalacja ma wynosić 38 ha.

 

 

Pływające farmy fotowoltaiczne vs. tradycyjne instalacje lądowe

W ostatnich latach obserwujemy dynamiczny rozwój technologii fotowoltaicznych, z których szczególną uwagę zwracają pływające farmy fotowoltaiczne. Porównując je do tradycyjnych instalacji lądowych, istotne jest zrozumienie różnic w wydajności obu tych rozwiązań.

Różnice w konstrukcji pływającej farmy i „tradycyjnej” instalacji

Konstrukcja pływających farm fotowoltaicznych wymaga zastosowania specjalnych platform i systemów kotwiczących, które zapewniają stabilność i bezpieczeństwo paneli na wodzie. Te systemy muszą być odporne na różnorodne warunki środowiskowe, takie jak zmiany poziomu wody czy silne wiatry. Z kolei w tradycyjnych instalacjach lądowych, panele montuje się na stabilnych konstrukcjach nośnych, które są zakotwiczone w ziemi. Te konstrukcje muszą być dostosowane do warunków terenowych, takich jak kąt nachylenia terenu czy jego rodzaj.

Dodatkowo, pływające farmy fotowoltaiczne wymagają szczególnych rozwiązań w zakresie przewodzenia energii elektrycznej do lądu, co może wiązać się z dodatkowymi wyzwaniami technicznymi i kosztami. Natomiast tradycyjne instalacje lądowe mają bezpośredni dostęp do infrastruktury energetycznej, co ułatwia ich integrację z istniejącymi sieciami.

Wydajność energetyczna

Jedną z kluczowych zalet pływających farm fotowoltaicznych jest ich potencjalnie wyższa wydajność energetyczna w porównaniu do instalacji lądowych. Wynika to z kilku czynników:

1. Chłodzenie wodą: Panele fotowoltaiczne umieszczone na wodzie są naturalnie chłodzone, co pomaga w utrzymaniu niższej temperatury. Moduły fotowoltaiczne są mniej wydajne, gdy się przegrzewają, więc chłodzenie wodą może przyczynić się do zwiększenia ich wydajności.

2. Mniejsze zanieczyszczenie powierzchni paneli: Panele umieszczone na wodzie są mniej narażone na zanieczyszczenia i pył niż te na lądzie, co może przekładać się na wyższą efektywność przez dłuższy czas.

3. Wykorzystanie efektu albedo: Odbicie światła słonecznego od powierzchni wody może dodatkowo zwiększać ilość światła docierającego do paneli, co potencjalnie zwiększa ich wydajność. Przewagę zyskają tutaj bifacjalne moduły fotowoltaiczne, w których aktywna jest również spodnia część modułu.

Z drugiej strony, tradycyjne instalacje fotowoltaiczne na lądzie są łatwiejsze w instalacji i utrzymaniu, co może być istotne z punktu widzenia kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych.

Koszty instalacji i eksploatacji

Koszty inicjalne pływających farm fotowoltaicznych mogą być wyższe niż w przypadku tradycyjnych instalacji lądowych ze względu na potrzebę konstrukcji dodatkowych platform i systemów kotwiczących. Jednak długoterminowe korzyści ekonomiczne wynikające z wyższej wydajności mogą równoważyć te początkowe wydatki.

Wpływ na środowisko

Pływające farmy fotowoltaiczne mogą również wywierać pozytywny wpływ na środowisko wodne, redukując parowanie i ograniczając rozwój alg. Jednak ich wpływ na ekosystemy wodne wymaga dalszych badań. Tradycyjne farmy fotowoltaiczne na lądzie mogą wymagać większych przestrzeni i ingerować w naturalne krajobrazy oraz ekosystemy.

 

Fotowoltaika na wodzie – prognozy i oczekiwania

Prognozy dotyczące fotowoltaiki na wodzie są obiecujące. Według badań rynkowych, rynek pływającej fotowoltaiki ma obserwować znaczący wzrost w najbliższych latach. Przyczynia się do tego kilka czynników:

• Zwiększające się zapotrzebowanie na energię odnawialną: Światowy nacisk na redukcję emisji CO2 i zwiększenie udziału energii odnawialnej w miksie energetycznym sprzyja rozwojowi innowacyjnych rozwiązań, takich jak fotowoltaika na wodzie.
• Ograniczona dostępność gruntów: W wielu regionach świata dostępne tereny pod tradycyjne farmy fotowoltaiczne są ograniczone. Wykorzystanie powierzchni wodnych otwiera nowe możliwości.
• Rosnąca efektywność i spadające koszty technologii: Postępy w technologii paneli słonecznych oraz doświadczenie zdobywane w trakcie realizacji pierwszych projektów przyczyniają się do obniżenia kosztów i zwiększenia efektywności pływających instalacji.

W technologii pływających farm fotowoltaicznych niezwykle aktywna jest firma Sungrow, która wypuszcza na rynek coraz to mocniejsze falowniki hybrydowe (15, 20, 25kW), a także magazyny energii o coraz większych pojemnościach.

 

Źródła:

https://growatt.pl/fotowoltaika-na-wodzie-czy-plywajace-panele-maja-przyszlosc/
https://budujemydom.pl/irbj/porady/95891-montowanie-paneli-fotowoltaicznych-na-zbiornikach-wodnych
https://www.euractiv.pl/section/energia-i-srodowisko/news/plywajaca-fotowoltaika-kiedy-slonce-spotyka-wode/
https://www.prnewswire.com/news-releases/tam-gdzie-slonce-spotyka-sie-z-morzem-morska-plywajaca-farma-fotowoltaiczna-napedza-podroz-singapuru-ku-neutralnosci-weglowej-813624352.html
https://swiatoze.pl/singapur-najwieksza-farma-fotowoltaiczna-na-morzu/
https://wysokienapiecie.pl/44401-polska-fotowoltaika-uczy-sie-plywac/