Ocean wzywa. A branża fotowoltaiczna słucha. 🌊
Ziemia coraz droższa. Brakuje jej. Zajmują go gospodarstwa rolne, miasta i góry. Naukowcy więc spojrzeli w inną stronę. W stronę wody. W stronę Tajwanu.
Koncepcja projektu
Tajwan jest przeludniony. Jest mniej więcej wielkości Holandii, ale zamieszkuje go o 5 milionów więcej, a większość z nich skupiona jest na odludnym, górzystym terenie. Gdzie zainstalować panele fotowoltaiczne? Nie na wzgórzach.
Chenya Energy zbudowała tam elektrownię. W 2021 roku uruchomili pływający projekt fotowoltaiczny o mocy 181 MW w zatoce przemysłowej w zachodnim Tajwanie. Zajmuje 1,8 km2 powierzchni wody. Nazywa się je morskimi pływającymi systemami fotowoltaicznymi.
Dla obiektywnego porównania analizowano je razem z elektrownią lądową firmy Taiwan Power Company. Jest starsza i jeszcze większa (100 MW na powierzchni 1,4 km kw.). Ponieważ jednak elektrownia wodna ma dużą wydajność, dane zostały znormalizowane. Dodatkowe 81 MW zostało wyłączone. Porównajmy teraz jabłka z jabłkami.
Wyniki
Oto najważniejsza wiadomość. Pływająca farma produkuje 12% więcej energii elektrycznej.
Z punktu widzenia kosztów morze gryzie. Operacja kosztuje więcej. Trzeba sobie poradzić z wilgocią. Rdza. Spray solny. Fale, które nigdy nie przestają się rozbijać. Ekipy konserwacyjne jeżdżą na skuterach wodnych, aby usuwać gruz drzewny. Wycierają panele z wąskich pokładów. Gromadzą się ptasie odchody. Sól mocno się klei.
A mimo to wygrywa.
Zysk netto wynosi 11% wobec 8% w przypadku systemu naziemnego. Więcej energii rekompensuje wyższe rachunki.
„Jeśli chodzi o redukcję emisji gazów cieplarnianych… pływające systemy fotowoltaiczne są znacznie lepsze niż lądowe” – mówi główny badacz Chin-Feng Chen. „Instalacja na morzu jest oczywiście trudna. Ale się opłaca.”
Ciepło zabija wydajność. Kropka. Panele słoneczne boją się temperatury słońca. Ziemia się nagrzewa. Woda pozostaje chłodna – średnio o 2-3 stopnie zimniejsza. Powietrze nad oceanem jest jeszcze zimniejsze. Wiatr wieje coraz mocniej.
W ten sposób panele zachowują swoją wydajność. Upał nie wygrywa.
Dlaczego nie wszędzie?
Pływająca energia słoneczna nie jest niczym nowym. Na zbiornikach i jeziorach unosi się ponad 1100 systemów. Głównie w Azji. Chiny przodują. Największy? Instalacje Gigawatt w Shandong. Ogromny. Płytka woda pomaga.
Instalacje na morzu? Trudniejsze.
Podczas odpływu tajwańska instalacja spoczywa bezpośrednio na dnie morskim. Utrzymuje się go na miejscu za pomocą pływaków. Kotwice są ściągane. Musi wytrzymywać obciążenia, które nie zakłócają pracy stacji naziemnych. Koszty budowy są o 30% wyższe. Potrzebujemy stali, która nie koroduje. Elektronika, która wytrzyma burzę.
I nie zawsze wszystko szło gładko. W Holandii firmy Shell i Eneco zdemontowały system po uszkodzeniu przegrzanego złącza elektrycznego. Część kiepskiej jakości. Zły dzień. Inne prototypy jednak od 2019 roku w pobliżu Holandii wytrzymują fale 10-metrowe.
Występuje także środowiskowy efekt „kaca”. Cień pływających struktur zakłóca mieszanie się tlenu. Światło słabnie dla fitoplanktonu. Życie morskie walczy w cieniu.
„W miarę wypłynięcia w morze fale stają się brutalne” – mówi Vincent Bax, który bada to zagadnienie w Holandii. „Trzymaj się blisko wybrzeża, a różnorodność biologiczna ucierpi. Idź na kompromis. Zawsze”.
Kto tego potrzebuje?
Być może jeszcze nikomu to nie jest potrzebne.
Chen oczekuje wzrostu tylko tam, gdzie nie działa wiatr. Pomyśl o krajach wyspiarskich o intensywnym słońcu, ale słabym wietrze od brzegu. Japonia. Indonezja. Kraje Karaibów. samego Tajwanu.
Połącz energię wiatrową i pływającą energię słoneczną na 1% odpowiedniego oceanu, a do 2050 r. pokryje to 30% światowego zapotrzebowania. Ogromny potencjał. Ale na razie to nisza.
W badaniu nie uwzględniono długotrwałego zużycia spowodowanego burzami. Burze niszczą pływającą technologię. Fale uderzyły w kotwice. Czy panele przetrwają dwie dekady w wzburzonym otwartym oceanie?
Nikt nie wie. Naprawdę.
Lokalizacja jest krytyczna. Wybrali poprawnie – a zysk śpiewa. Popełnij błąd – a złapiesz skorodowany metal.
Mamy technologię. Matematyka się sumuje. Woda jest tuż przed nami.
Być może ocean czeka, aż podejmiemy decyzję. 🏝️
