Náklady na výrobu elektrické energie ze slunce se za posledních deset let dramaticky snížily, díky čemuž se ve velké části světa stala jedním z nejlevnějších zdrojů. Znamená to, že můžeme potenciálně instalovat panely na místech, kde by to jinak bylo příliš nákladné, a přesto vyrábět energii se ziskem, píše web Ars Technica.
Jednou z nejzajímavějších možností je umístění panelů nad umělé vodní plochy, a to buď jako plovoucích, nebo zavěšených na lanech. Je to sice dražší než instalace na souši, ale je to v několika směrech výhodné: panely omezují odpařování vody a voda panely ochlazuje, což jim umožňuje efektivnější provoz v horkém podnebí.
Skupina vědců provedla globální analýzu a zjistila, že potenciál plovoucích solárních panelů je obrovský. I kdybychom omezili instalace jen na zlomek plochy stávajících nádrží, mohly by plovoucí panely vyprodukovat téměř 10 000 terawatthodin elektrické energie ročně a zároveň by zabránily vypaření více než 100 kilometrů krychlových vody.
Globální rozměr
Mezinárodní tým vědců, který se na nové studii podílel, přiznává, že není zdaleka první, kdo se zabývá potenciálem plovoucí solární energie. Většina předchozích analýz se však omezovala na jednu zemi nebo jednu soustavu nádrží.
Nová práce se odlišuje tím, že se na problematiku dívá z celosvětového měřítka a využívá aktuální model výkonnosti fotovoltaiky v různých podmínkách prostředí, který vyvinula Sandia National Lab amerického ministerstva energetiky. Kromě jiného se podařilo získat údaje o teplotách, slunečním záření a rychlosti větru za dvě desetiletí ze dvou různých družicových systémů pro pozorování Země.
Vědci připomínají, že plovoucí solární panely na nádržích mají kromě chlazení panelů a snížení ztrát vody řadu dalších výhod. Jednou z nich je, že není nutné obětovat nezastavěnou půdu za účelem jejího pokrytí panely, protože lidstvo již dané území zaplavilo. Panely sice budou bránit přístupu světla k vodě a mohou potenciálně způsobit problémy všem ekosystémům, které se tam vyvinuly, ale mohly by také pomoci omezit škodlivé řasy ve vodních zdrojích.
Další výhodou je, že se řada nádrží nachází v blízkosti populačních center náročných na energii a sítí, které je obsluhují, což usnadňuje využití energie, která se tam vyrábí. V neposlední řadě je mnoho nádrží spojeno se systémy vodních elektráren, takž by oba zdroje energie mohly být řízeny jako jeden celek, aby byla udržována stálá úroveň produkce po celý den a za všech povětrnostních podmínek.
Aby badatelé umožnili zachování ekosystémů ve vodních nádržích a jejich využití pro rekreaci, omezili plochu, která by byla pokryta panely, na maximálně 30 % jejich povrchu nebo 30 kilometrů čtverečních, podle toho, která hodnota je nižší.
Optimistické výhledy
V celosvětovém měřítku by bylo možné ročně vyrobit přibližně 9 400 terawatthodin elektřiny. Pro srovnání: celosvětová spotřeba elektřiny činí přibližně 22 800 TWh, což znamená, že by plovoucí solární elektrárny mohly zajistit více než 40 % světové spotřeby elektřiny. Omezení pokrytí ploch nádrží na 10 procent – což je poměrně výrazné snížení – by stále umožnilo výrobu 4 300 TWh.
Je zřejmé, že tento potenciál není rovnoměrně rozložený, protože země jako Kanada a severské státy jsou vystaveny menšímu slunečnímu záření, které by mohly využít. Vítězem v oblasti plovoucí solární energie by byly Spojené státy, které mají při omezení 30/30 potenciál 1 900 TWh. USA spotřebují ročně přibližně 3 900 TWh, takže uvedená hodnota představuje necelou polovinu jejich spotřeby elektřiny.
V loňském roce zajišťovaly stávající obnovitelné zdroje a jaderná energie přibližně 40 % amerického energetického mixu. Pokrytí třetiny vodních ploch solárními panely by tedy znamenalo velký pokrok v dekarbonizaci sítě, pokud se podaří zajistit potřebné skladování.
Zbytek první desítky zemí s největším potenciálem plovoucí solární energie tvoří v pořadí Čína, Brazílie, Indie, Kanada, Rusko, Mexiko, Austrálie, Turecko a Jihoafrická republika. Je zřejmé, že tento seznam obsahuje řadu zemí, které budou muset vynaložit velké úsilí na dekarbonizaci. V současné době mají pouze tři z nich (Brazílie, Čína a Indie) významný podíl plovoucí solární energie.
Vědci také odhadují, že existuje asi 40 zemí, které by mohly svou celkovou současnou poptávku po energii zcela pokrýt prostřednictvím plovoucích solárních elektráren, i když problémem opět zůstává skladování. Přestože mnohé z nich jsou malé a jejich ekonomiky se teprve rozvíjejí, na seznamu je třeba Brazílie s velkou ekonomikou a poptávkou po elektřině. Analýza také naznačuje, že existuje přibližně 150 měst s více než jedním milionem obyvatel, která by mohla zcela pokrýt svou poptávku po elektřině pomocí solárních panelů na přilehlých nádržích.
Jak porazit horko
Pokud jde o úsporu vody, panely budou mít podstatně větší účinek, než by se mohlo zdát z jejich 30% pokrytí. To proto, že působí primárně na snižování teploty vody než jako pouhé blokování slunečního záření. Výsledkem je snížení odpařování přibližně o 45 %. Celkově se snížený výpar projeví zhruba 100 krychlovými kilometry vody ročně, což podle autorů stačí na pokrytí potřeb asi 300 milionů lidí.
Autoři konkrétně uvádějí země s vysokým počtem obyvatel a nedostatkem vody, které z toho mohou těžit, jako je Egypt a Jihoafrická republika. Ta by podle jejich odhadů mohla pomocí plovoucích solárních panelů vyrobit 144 ze svých 205 TWh roční spotřeby elektřiny a vyhnout se ztrátě 1,6 krychlových kilometrů vody.
Samozřejmě instalace panelů na vodu bude nadále dražší než na pevnině, kde náklady na výstavbu solárních elektráren v posledních letech klesají. Je také nutné počítat s kompromisem v účinnosti. Téměř všechny současné pozemní panely zvyšují svou produkci sledováním Slunce při jeho pohybu po obloze. To bude u plovoucího systému mnohem obtížnější a naklánění panelů pravděpodobně umožní vyšší odpařování vody.
Tyto dodatečné náklady budou vyváženy faktory, které lze jen obtížně vyčíslit, jako je zajištění dostatečných zásob vody a omezení zástavby dosud neobývaných pozemků. Kompletní výsledky bádání byly publikovány v pondělí 13. března v odborném časopise Nature Sustainability.
