Plovoucí solární elektrárny v Africe připravené ke vzletu

Ať už plovoucí nebo visící, solární panely mají potenciál poskytovat elektřinu a snižovat odpařování z nádrží

Je to nápad, který možná našel svůj okamžik. Sucha ochromují dodávky energie z mnoha vodních elektráren po celé Africe, přičemž ubývající nádrže se vypařují na horkém slunci. Takže, říkají výzkumníci, proč nevsadit na to slunce? Solární panely plovoucí na vodě by mohly generovat více energie pro dodávku do stávajícího elektrického vedení než turbíny a zároveň zastínit vodu, aby se snížily ztráty odpařováním.

Plán pro Afriku je nejdramatičtějším příkladem vzrůstu zájmu o instalaci plovoucích solárních panelů na nádrže a další vodní plochy, jako jsou přílivové oblasti a zatopené bývalé povrchové doly.

V lednu zveřejnili vědci ze Společného výzkumného centra Evropské komise v italské Ispře studii o obrovském potenciálu hybridních hydrosolárních elektráren v Africe, na nejslunnějším kontinentu. Vedoucí výzkumný pracovník Rocio Gonzalez Sanchez odhaduje, že pokrytím pouhého 1 % nádrží na kontinentu by se mohla zdvojnásobit jejich kapacita výroby energie na 58 gigawattů, čímž by se celková výrobní kapacita kontinentu zvýšila až o čtvrtinu.

Některé z největších nádrží kontinentu by mohly těžit, včetně Vysoký Asuán na Nilu v Egyptě – který v současnosti ztrácí asi čtvrtinu svého ročního přísunu vody vypařováním na saharském slunci – přehrady Kariba a Cahora Bassa na Zambezi v jižní Africe, a Akosombo v Ghaně. Byla by to levnější alternativa k výstavbě nových přehrad, říká Sanchez, bez žádných ekologických a sociálních nevýhod ze zaplavení většího množství půdy.

Africe zoufale chybí elektřina na připojení domů mimo síť a elektrifikaci rychle rostoucích ekonomik. Vodní elektřina, která je v mnoha zemích dlouhou dobu hlavním zdrojem energie, tváří v tvář dlouhotrvajícím suchům upadá. Ale Afrika má nejhojnější sluneční zdroje na světě – obvykle dvojnásobný potenciál v Evropě, říká Sanchez. Po prostudování údajů o vodní hladině pro 146 největších nádrží na kontinentu říká, že plovoucí solární panely jsou hlavní příležitostí k maximalizaci výroby elektřiny z dostupné vody.

Navíc by zastínění vodní hladiny před sluncem omezilo odpařování. Odhaduje, že by se na celém kontinentu mohl ušetřit téměř kubický kilometr vody ročně, což je dost na to, aby hydroelektrárny mohly zvýšit svůj výkon až o 170 gigawatthodin ročně.

Mnoho vodních elektráren na kontinentu má nádrže, které zaplavují velké plochy rovinaté země. Díky tomu jsou oba velcí lapači půdy a vysoce náchylní ke ztrátám vody z vypařování. Tato nevýhoda by se mohla stát výhodou, pokud by velké plochy byly využity pro plovoucí solární panely.

Keňa už má plány na tři nádrže na řekách Tana a Turkwel. Mezi další vodní nádrže s velkou plochou, které Sanchez uvádí jako vhodné pro přestavbu, patří nádrže za přehradou Kainji v Nigérii, přehrady Merowe a Roseires v Súdánu, Buyo v Pobřeží slonoviny, Lagdo v Kamerunu a Mtera v Tanzanii.

Nasazení plovoucích solárních panelů je stále oblíbenější po celém světě. Někteří odborníci očekávají, že se brzy stane „třetím pilířem“ solární energie, po střešním a pozemním nasazení. Více než 35 zemí má dnes odhadem 350 plovoucích systémů, i když většina z nich je k dnešnímu dni malá, říká Frank Haugwitz z německé poradenské společnosti Apricum pro čisté technologie. Jejich celková kapacita na konci loňského roku byla pouhých 2,6 GW.

Japonsko bylo průkopníkem této myšlenky ve výzkumném měřítku před více než deseti lety. Od té doby vede Čína. Největší v současnosti fungující soustava plovoucích solárních panelů na světě je na zatopených bývalých uhelných dolech v Anhui ve východní Číně s kapacitou 150 megawattů. Zájem ale roste i jinde v Asii.

Největší projekt v současnosti probíhá v Jižní Koreji, na vodách pokrývajících bývalé přílivové oblasti za hrází v Saemangeum. Zde je plánem utratit 4 miliardy dolarů na instalaci o výkonu 2,1 GW, která má být uvedena do provozu do roku 2025. Indický stát Kerala má na své nádrži Banasura Sagar plovoucí panely. Stát Maháráštra hovořil o projektu 600 MW na nádrži Koyna, jedné z největších vodních elektráren v zemi.

Singapur údajně zkoumá myšlenku instalace plovoucích panelů na moři pro napájení datových center. Zatímco technologové uvažují o instalacích mezi pobřežními větrnými turbínami, využívajícími připojení k rozvodné síti. Mezi další asijské země s plány patří Tchaj-wan, Thajsko a Vietnam.

Začínají se zajímat i Evropané. Německá společnost zabývající se obnovitelnými zdroji energie BayWa loni dokončila projekt o výkonu 27 MW na zatopené pískovně v Nizozemsku. Studie pro společnost z Fraunhoferova institutu pro solární energetické systémy v loňském roce navrhla dosáhnout v Německu na gigawattový rozsah využitím některých z 500 zatopených povrchových hnědouhelných dolů, které poškozují asi 470 čtverečních kilometrů krajiny na východě země. Teoretický potenciál stanovil na 56 GW. Dokonce i 5% pokrytí by poskytlo 2,74 GW kapacity, což odpovídá dvěma velkým elektrárnám na fosilní paliva.

V nominální hodnotě stojí více solárních panelů plavit na vodě, než je zasadit na pevnou zem: o 10–20 % častěji. Ale jsou tu výhody. Plovoucí panely nezabírají půdu, méně trpí znečištěním prachem a nevyžadují vyrovnání pozemku nebo odstranění stromů a budov. Často mají také vyšší energetický výnos, protože voda je chladnější než země.

U vodních elektráren existují další výhody. Síťová připojení jsou již k dispozici pro distribuci energie. A oba zdroje energie se mohou vzájemně doplňovat, přičemž solární energie je dostupná během dne, což inženýrům umožňuje šetřit vodu pro výrobu vodní energie poté, co slunce zapadne.

Ale největší dodatečný zisk, zejména v tropech, je ten, že zakrytím otevřené vody panely snižují odpařování, a tak zvyšují potenciál vodní nádrže generovat elektřinu. Ve velké části tropů ztrácejí nádrže každý rok ze svého povrchu až dva metry vody, což může představovat až třetinu vody, kterou zachytí.

Nádrž za přehradou Kariba na jihu Afriky takto ztrácí čtvrtinu svého přítoku. Přehrada Akosombo v Ghaně ztrácí více než polovinu. Praktický způsob, jak tyto obrovské ztráty snížit, zatím nikdo nenašel. Řešením mohou být solární panely na výrobu energie.

Dosud nebyly provedeny žádné studie dopadu na životní prostředí ani jiné podrobné analýzy potenciálních dopadů plovoucích solárních panelů na divokou zvěř nebo širší životní prostředí. Sanchez navrhuje potenciální poškození rybolovu v důsledku sníženého slunečního záření ve vodním sloupci nebo změny teploty vody. Tyto změny by také mohly snížit růst řas, což může být někdy prospěšné pro sladkovodní ekosystémy, kde jsou květy řas problémem. V Africe mohou být některé plovoucí panely ohroženy útokem krokodýlů nebo hrochů. Stejně tak by infrastruktura mohla omezit přístup těchto a dalších zvířat k vodě.

Vzhledem k tomu, že půda stále více omezuje využívání solární energie, zpráva Světové banky před třemi lety uvedla, že plovoucí solární panely otevírají „nové horizonty pro globální škálování solární energie, zejména v zemích s omezenými půdními podmínkami“. Podle Haugwitze banka v současné době zvažuje financování hybridních hydrosolárních elektráren v Pákistánu, Turecku, na Ukrajině, v Mali a na Pobřeží slonoviny.

Pozemkové omezení pro rozmístění solární energie povzbuzuje jiné myšlenky. V USA by Kalifornie mohla přeměnit svou síť více než 6 000 kilometrů zavlažovacích kanálů, největší systém přepravy vody na světě, na „solární kanály“, říká Brandi McKuin z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře. Energie by se pravděpodobně použila k nahrazení dieselových generátorů, které pohánějí mnoho čerpadel, která tlačí vodu kolem sítě kanálů.

Panely by neplavaly, což je nepraktické kvůli rychlému stékání vody po kanálech. Místo toho by byly instalovány na portálech nebo navlečeny ze závěsných kabelů nad kanály. Výhody stínu by však do značné míry zůstaly. Stejně jako plovoucí panely na nádržích by zavěšené panely snížily odpařování z kanálů a potenciálně také snížily zamoření plevelem, tvrdil McKuin ve studii zveřejněné v březnu v časopise Nature Sustainability.

Jasné je, že ať už plovoucí nebo visící, solární panely se zdají vzlétnout způsobem, který jsme si dříve nepředstavovali.

Zdroj: https://chinadialogue.net/en/energy/floating-solar-ready-for-take-off/