Budowa fotowoltaiki na wodzie. Na co zwrócić uwage?
Potencjał wytwarzania energii z ogniw fotowoltaicznych może być dużo większy niż dziś dzięki systemom pływających instalacji fotowoltaicznych – floating-PV. W Europie tylko przy pokryciu 10 proc. powierzchni wód instalacjami floating-PV można by uzyskać moc około 200 GWp – piszą Artur Marchewka oraz Toni Weigl z firmy BayWa r.e.
Cele klimatyczne są coraz bardziej ambitne, a zakłócenia na rynkach energii sprawiły, że kwestia bezpieczeństwa energetycznego i niezależności nabrała kluczowego znaczenia. Wymaga to przyspieszenia przejścia na OZE i dywersyfikacji miksu energetycznego ze źródeł odnawialnych. Kluczową rolę w tym procesie odgrywa energia słoneczna. Naziemne instalacje fotowoltaiczne są coraz tańsze i coraz bardziej wydajne, dzięki czemu mogą już dostarczać energię po kosztach niższych niż w przypadku źródeł konwencjonalnych.
Potencjał floating-PV w Europie
W raporcie Banku Światowego podkreślono, że na całym świecie istnieje około 400 tys. km2 powierzchni sztucznych zbiorników wodnych, co sugeruje, że pływające instalacje mają potencjał teoretyczny mierzony w skali terawatów. Według ostrożnych szacunków może to odblokować dla tego typu instalacji potencjał ponad 400 GWp.
Szacuje się, że sam wkład Europy mógłby wynieść około 200 GWp przy założeniu pokrycia instalacjami floating-PV tylko około 10 proc. sztucznych zbiorników wodnych.
Prezentowane liczby to ogromny potencjał, dlatego floating-PV zaczął już być stosowany w projektach na skalę komercyjną. Obecnie światowa moc zainstalowana w pływających farmach fotowoltaicznych wynosi ponad 3 GWp. W Europie większość inwestycji zrealizowano w Holandii, gdzie zainstalowano już ponad 200 MWp.
Drugie życie zbiorników wodnych
Kluczową zaletą technologii floating-PV jest zagospodarowanie niewykorzystywanych zbiorników wodnych, bez wpływu na sposób użytkowania gruntów. Wiele zbiorników wody, takich jak nieczynne kopalnie lub zalane żwirownie bądź piaskownie, to obiekty o sporej powierzchni, które nie są eksploatowane do innych celów.
Również wody obecnie zagospodarowane, np. zbiorniki retencyjne lub nawadniające bądź też stawy rybne, w wielu przypadkach można wykorzystać do celów floating-PV. Nie nadadzą się do tego jedynie zbiorniki wodne służące rekreacji lub stanowiące ważne siedliska zwierząt.
Wykorzystanie powierzchni wód do zainstalowania pływającej fotowoltaiki to atrakcyjna możliwość inwestycyjna dla firm z branży surowców i materiałów budowlanych, które mogą spożytkować na własne potrzeby wytwarzaną w ten sposób energię elektryczną, zmniejszając tym samym swój ślad węglowy.
Co ważne, instalacje floating-PV nie zajmują cennej przestrzeni na lądzie, a ponadto w naturalny sposób pomagają w ograniczeniu parowania wody. Jest to szczególnie ważne dla krajów borykających się z problemami i niedoborami zasobów wodnych – obecnie szacuje się, że ze zbiorników wyparowuje więcej wody, niż jest zużywane na potrzeby bytowe. Pochłaniając część napływającego promieniowania słonecznego, panele działają jak fizyczna bariera dla wody, a zatem odgrywają kluczową rolę w szeroko zakrojonych strategiach ochrony wód.
Floating-PV może również poprawić jakość wody, ponieważ panele ograniczają rozwój niektórych glonów. Pływające instalacje fotowoltaiczne w Holandii pokazały również, że mogą one być potencjalnie o około 2–3 proc. bardziej wydajne niż naziemny system fotowoltaiczny – ze względu na efekt chłodzenia wodą. Ponadto w porównaniu z innymi technologiami energii odnawialnej floating-PV cechuje się stosunkowo szybką i łatwą instalacją oraz eksploatacją. Co istotne, instalacje takie mogą doskonale współpracować z elektrowniami wodnymi.
Koszty instalacji pływających ogniw fotowoltaicznych są obecnie nieco wyższe niż w przypadku naziemnych instalacji fotowoltaicznych, przewiduje się jednak, że będą one dość szybko spadać wraz z rozwojem technologii i wzrostem produkcji.
Bariery rozwoju floating-PV
Globalny rozwój technologii floating-PV może być zablokowany przez sprzeciw społeczności lokalnych. Uzyskanie dziś pozwoleń na realizację tego typu projektów może okazać się niełatwym zadaniem. Instalacje floating-PV wymagają uwzględnienia w przepisach, nie w każdym kraju bowiem odpowiednie regulacje prawne zostały już wprowadzone lub dobrze ukształtowane (np. w Polsce).
Przed przystąpieniem do budowy instalacji floating-PV trzeba uwzględnić potrzebę jej zintegrowania z krajobrazem na poziomie estetycznym i praktycznym. Pływające panele fotowoltaiczne nie wpływają znacznie na odbiór wizualny, dają bowiem wrażenie jednolitej powierzchni z taflą zbiornika wodnego. Niezbędne jest jednak uwzględnienie społeczności lokalnej w całym procesie i przekonanie jej o pozytywnym wpływie farmy PV na środowisko i mieszkańców (tutaj można zapoznać się z opiniami mieszkańców żyjących w pobliżu pływającego parku fotowoltaicznego w Holandii).
Wpływ na środowisko – badania
Kolejnym pytaniem, jakie może wywoływać projekt pływającej instalacji fotowoltaicznej, jest jej potencjalny wpływ na środowisko. Dlatego przed rozpoczęciem budowy ważne jest ustalenie, w jaki sposób konstrukcja może wpłynąć na zbiornik wodny. Oddziaływanie takie jest obecnie przedmiotem licznych badań, których pierwsze wyniki zostały już udostępnione.
W pierwszym niezależnym badaniu tego zagadnienia, przeprowadzonym przez Hanze University of Applied Sciences w Groningen w Holandii, sprawdzono, jak instalacja floating-PV wpływa na środowisko. Analizy rozpoczęły się w lutym 2020 roku podczas budowy przez BayWa r.e. elektrowni Bomhofsplas – jednej z największych farm floating-PV poza Azją, zlokalizowaną w Zwolle w Holandii. Wstępne wyniki były pozytywne i nie wykazały negatywnego wpływu analizowanej instalacji na otaczające środowisko.
Wyniki dotychczasowych badań oddziaływania elektrowni Bomhofsplas na otoczenie zostały opublikowane w czasopiśmie „Journal Sustainability of MDPI”. Były to badania in-situ jakości wody pod wielkoskalową pływającą farmą PV, przeprowadzone za pomocą czujników i podwodnych dronów. Porównywane były różne parametry jakości wody znajdującej się bezpośrednio pod pływającymi panelami fotowoltaicznymi w zestawieniu z lokalizacją na tym samym zbiorniku z dala od parku. Wyniki objęły jakość wody oraz bioróżnorodność i ekologię.
Jakość wody – nie wykazano tu większych różnic w mierzonych kluczowych parametrach jakości wody poniżej pływających paneli fotowoltaicznych, takich jak przewodność, temperatura oraz zawartość rozpuszczonego tlenu. Temperatura w górnych warstwach zbiornika była tylko nieznacznie niższa pod panelami słonecznymi, zaobserwowano niewielkie wahania temperatury. Za możliwą przyczynę uznano zastosowany system floating-PV, który pozwala, aby wiatr i promienie słoneczne łatwo przedostały się pod panele. Patrząc na teren jako całość, naukowcy wykazali, że jakość wody pod farmą floating-PV pozostała na tym samym dobrym poziomie co otaczająca ją powierzchnia wody.
Bioróżnorodność i ekologia – w badaniu stwierdzono, że obecność pływających paneli fotowoltaicznych prowadzi do mniejszej aktywności wiatru na powierzchni wody, co skutkuje mniejszą erozją brzegów. Dzięki temu wzrost roślinności był chroniony i stymulowany.
Jeśli chodzi o środowisko naturalne, trwają również badania mające ocenić wpływ instalacji floating-PV na populację ryb w analizowanym zbiorniku wodnym. Francuska firma Ecoocean, działająca w zakresie innowacyjnych rozwiązań na rzecz bioróżnorodności wodnej, wykonała specjalne biochatki, zainstalowane wzdłuż krawędzi elektrowni Bomhofsplas. Biochatki zostały wypełnione muszlami i zanurzone pod pływającymi panelami fotowoltaicznymi, aby potencjalnie wspierać życie wodne, a tym samym zwiększać bioróżnorodność.
Pozytywne efekty zaobserwowano już po pierwszym roku badań. Projekt biochatek wykazał dobre perspektywy rozwoju życia wodnego (w tym nawet niektórych ryb!), który naukowcy będą dokładniej analizować w nadchodzących latach.
Biochatki wypełnione muszlami są zanurzane pod panelami PV w pływającym parku fotowoltaicznym Bomhofsplas. Źródło: BayWa r.e.
Dotychczasowe wyniki badań przeprowadzone w Bomhofsplas są pozytywne i stanowią solidną podstawę do tego, aby określić, w jaki sposób możemy produkować energię odnawialną, jednocześnie zachowując i poprawiając warunki otaczającego środowiska przy wykorzystaniu pływających farm fotowoltaicznych. Aby uzyskać pełen obraz koegzystencji tego typu elektrowni w środowisku i określić skutki na przyszłość, prowadzone są dalsze badania. Być może utoruje to również drogę do prostszych i szybszych procedur uzyskiwania pozwoleń.
Co dalej z floating-PV?
Zmiany klimatyczne galopują, dlatego też potrzebne są różne opcje generacji energii ze słońca. Ponieważ floating-PV wciąż ewoluuje, można się spodziewać, że w przyszłości będzie to opcja technicznie i ekonomicznie równoważna „standardowym” systemom fotowoltaicznym. Dzięki obniżającym się kosztom i lepszemu rozumieniu korzyści płynących z zastosowania floating-PV wydaje się, że system ten ma doskonałe perspektywy.
Europejska ekspansja pływających elektrowni fotowoltaicznych będzie stanowić ważny wkład w rewolucję zielonej energii bez konkurowania z innym przeznaczeniem gruntów. Wraz z pozostałymi „podwójnymi” zastosowaniami dla fotowoltaiki, takimi jak instalacje dachowe, instalacje towarzyszące uprawom rolnym (agri-PV) czy wiaty fotowoltaiczne (carport-PV), pływające instalacje fotowoltaiczne mają do odegrania znaczącą rolę w rozwijającym się portfolio projektów energii odnawialnej.
Priorytetem na najbliższe lata powinno być wprowadzenie floating-PV w miejscach, w których jest to już ekonomicznie wykonalne. W celu wypracowania odpowiednich uwarunkowań prawnych i regulacyjnych ważne jest utrzymanie regularnego dialogu między wszystkimi zainteresowanymi stronami oraz dzielenie się wiedzą i najlepszymi praktykami. Wysoce prawdopodobne jest, że instalacje floating-PV, podobnie jak obecnie instalacje naziemne, staną się ekonomicznie samowystarczalne, np. poprzez umowy PPA (zakupu energii).
Floating-PV jest rozwiązaniem coraz popularniejszym w Polsce. Będzie on razem z technologią agri-PV jednym z głównych tematów zbliżającego się czerwcowego Kongresu PV.
13 projektów floating-PV w portfolio BayWa r.e.
Prowadzące projekt Bomhofsplas w Holanfii spółka BayWa re. jest jednym z wiodących producentów energii odnawialnej na świecie, dystrybutorem oraz dostawcą usług i rozwiązań energetycznych. Na europejskim rynku floating-PV jest liderem – obecnie ma 13 zrealizowanych projektów floating-PV z ponad 450 tys. pływających paneli fotowoltaicznych, o łącznej mocy ponad 200 MWp.
W sumie BayWa r.e. działa w 30 krajach, firma zainstalowała już ponad 4,5 GW odnawialnych źródeł energii, zarządzając ponad 10 GW aktywów. Polska spółka BayWa r.e. działa od 2009 roku, zajmuje się rozwojem energetyki wiatrowej i słonecznej, a także magazynowaniem energii. W swoim portfolio ma m.in. dużą niesubsydiowaną farmę PV w Polsce, zlokalizowaną w gminie Witnica, o całkowitej mocy 64,6 MWp.
Artur Marchewka, członek zarządu BayWa r.e. Polska Sp. z o.o.
Toni Weigl, head of product management floating-PV BayWa r.e.
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
