Сонячна ферма в океані біля Тайваню перевершила наземну за обсягом та прибутками

Океан может стать следующим рубежом для мировой солнечной энергетики, которая стремительно расширяется. Именно к такому выводу пришло исследование, которое показало, что плавучая солнечная ферма у побережья Тайваня производит больше электроэнергии и приносит больше прибыли, чем расположенная рядом наземная солнечная ферма.

Тайвань примерно такого же размера, как Нидерланды, но в основном состоит из гор и имеет на 5 миллионов больше населения, что означает дефицит открытого пространства. Как потенциальное решение, компания Chenya Energy в 2020-2021 годах построила оффшорный плавучий фотоэлектрический проект (OFPV) мощностью 181 мегаватт — иногда его называют «floatovoltaic» — на 1,8 квадратного километра воды в защищенном заливе индустриального парка на западе Тайваня.

Годом ранее Taiwan Power Company построила наземный фотоэлектрический проект (LPV) мощностью 100 мегаватт на площади 1,4 квадратного километра неподалеку от залива, что обеспечило идеальное сравнение после того, как исследователи исключили дополнительные 81 мегаватт мощности плавучей солнечной установки.

«В пересчете на одинаковую мощность плавучая солнечная энергетика производит на 12% больше электроэнергии», — заметили они.

Даже несмотря на несколько более высокие затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание, она обеспечивает 11% чистой прибыли по сравнению с 8% у наземной солнечной энергетики.

«Устанавливать PV-систему в море, на воде, сложнее, чем устанавливать PV-систему на земле», — говорит участник команды Чинг-Фен Чен из Национального Тайбейского технологического университета. — «Но для сокращения выбросов углерода OFPV намного лучше LPV».

Более 1100 плавучих солнечных систем уже было построено на озерах и водохранилищах, преимущественно в Китае и других густонаселенных азиатских странах. Хотя главное преимущество заключается в том, что они не занимают землю, пригодную для сельского хозяйства или застройки, они также могут производить до 20 процентов больше электроэнергии, чем наземные системы, хотя этот показатель сильно отличается в зависимости от места.

Повышенная эффективность объясняется тем, что производительность солнечных панелей снижается с ростом температуры, а условия над водой обычно на 2-3°C прохладнее, чем над сушей. Более сильные ветры над большими водоемами также способствуют этому охлаждающему эффекту.

«Главный враг — это жара», — говорит Чен.

Плавучая солнечная энергетика в океане, где температуры еще ниже, чем на озерах и водохранилищах, может производить еще больше электроэнергии. Но ее также сложнее строить, и пока реализовано лишь несколько таких проектов. Самый большой из них расположен в Китае — это система мощностью 1 гигаватт в мелководье у побережья провинции Шаньдун. Каркас из солнечных панелей крепится к буям и закрепляется на морском дне. Плавучая солнечная установка на Тайване во время отлива непосредственно опирается на морское дно.

«Расходы на установку в целом ожидаются примерно на 30% выше в море, чем на суше, поскольку системы должны выдерживать влажность, ржавчину, соль и волны», — отмечает Чен.

Также накапливаются соль и птичий помет. Работники тайваньского проекта вынуждены чистить панели из проходов и патрулировать территорию на гидроциклах, убирая бревна и мусор. Но высший выработка электроэнергии с лихвой компенсирует эти расходы в течение срока службы проекта. Исследование Чена также не учитывало долгосрочный износ от волн и штормов. Это может стать более серьезным фактором по мере того, как оффшорные ветровые электростанции будут рассматривать использование плавучей солнечной энергетики для генерации электричества тогда, когда нет ветра.

«Комбинированные ветровые и солнечные установки, покрывающие 1 процент пригодной поверхности океана, могут обеспечить почти 30 процентов мирового спроса на электроэнергию в 2050 году», — пишет исследование, опубликованное в прошлом году.

Немецкие и нидерландские компании тестируют два солнечных проекта примерно в 12 километрах от побережья Нидерландов, один из которых выдержал волны высотой до 10 метров с 2019 года. Но в прошлом году Shell и Eneco демонтировали другую плавучую солнечную систему у побережья Нидерландов — установленную на оффшорной ветровой электростанции Hollandse Kust Noord — после того, как неисправный электрический коннектор привел к перегреву.

Еще одно беспокойство заключается в том, что плавучие PV-системы затеняют толщу воды и уменьшают перемешивание ветром, что может сократить количество кислорода и света, доступных для водной жизни, такой как фитопланктон и морские водоросли.

«Если делать это дальше в открытом море, тогда волны, погодные условия и т.д. могут стать более проблемными, но чем ближе к побережью — тем менее благоприятно для биоразнообразия», — говорит Винсент Бакс из HZ University of Applied Sciences в Нидерландах.

Впрочем, учитывая то, что такая энергетика меньше влияет на человеческую деятельность, чем наземная солнечная энергетика, «эта технология определенно имеет потенциал«, говорит он. Поскольку оффшорная PV-энергетика технически сложна, Чен считает, что она будет расширяться в основном на солнечных островах, которые не имеют значительных оффшорных ветровых ресурсов, таких как Тайвань, Япония, Индонезия и страны Карибского бассейна.

«Местоположение очень важно», — заключает Бакс.

Впрочем, несмотря на технические трудности и высокую стоимость строительства, оффшорные плавучие солнечные электростанции все чаще рассматривают как одно из ключевых направлений развития «зеленой» энергетики для густонаселенных регионов. Если технологии защиты от штормов, коррозии и воздействия на экосистемы продолжат совершенствоваться, океан может превратиться в огромную площадку для производства чистой электроэнергии без использования дефицитных земельных ресурсов.