Сонячна ферма в океані біля Тайваню перевершила наземну за обсягом та прибутками — Плавучий фотоелектричний проєкт компанії Chenya Energy. Фото: Getty Images / Science Daily

Океан може стати наступним рубежем для світової сонячної енергетики, яка стрімко розширюється. Саме такого висновку дійшло дослідження, яке показало, що плавуча сонячна ферма біля узбережжя Тайваню виробляє більше електроенергії та приносить більше прибутку, ніж розташована поруч наземна сонячна ферма.

Тайвань приблизно такого ж розміру, як Нідерланди, але переважно складається з гір і має на 5 мільйонів більше населення, що означає дефіцит відкритого простору. Як потенційне рішення, компанія Chenya Energy у 2020–2021 роках побудувала офшорний плавучий фотоелектричний проєкт (OFPV) потужністю 181 мегават — іноді його називають “floatovoltaic” — на 1,8 квадратного кілометра води у захищеній затоці індустріального парку на заході Тайваню.

Роком раніше Taiwan Power Company побудувала наземний фотоелектричний проєкт (LPV) потужністю 100 мегават на площі 1,4 квадратного кілометра неподалік від затоки, що забезпечило ідеальне порівняння після того, як дослідники виключили додаткові 81 мегават потужності плавучої сонячної установки.

“У перерахунку на однакову потужність плавуча сонячна енергетика виробляє на 12% більше електроенергії”, — зауважили вони.

Навіть попри дещо вищі витрати на експлуатацію та технічне обслуговування, вона забезпечує 11% чистого прибутку порівняно з 8% у наземної сонячної енергетики.

“Встановлювати PV-систему в морі, на воді, складніше, ніж встановлювати PV-систему на землі”, — каже учасник команди Чінг-Фен Чен з Національного Тайбейського технологічного університету. — “Але для скорочення викидів вуглецю OFPV набагато краща за LPV”.

Понад 1100 плавучих сонячних систем уже було побудовано на озерах і водосховищах, переважно в Китаї та інших густонаселених азійських країнах. Хоча головна перевага полягає в тому, що вони не займають землю, придатну для сільського господарства чи забудови, вони також можуть виробляти до 20 відсотків більше електроенергії, ніж наземні системи, хоча цей показник сильно відрізняється залежно від місця.

Підвищена ефективність пояснюється тим, що продуктивність сонячних панелей знижується зі зростанням температури, а умови над водою зазвичай на 2–3°C прохолодніші, ніж над сушею. Сильніші вітри над великими водоймами також сприяють цьому охолоджувальному ефекту.

“Головний ворог — це спека”, — каже Чен.

Плавуча сонячна енергетика в океані, де температури ще нижчі, ніж на озерах і водосховищах, може виробляти ще більше електроенергії. Але її також складніше будувати, і наразі реалізовано лише кілька таких проєктів. Найбільший із них розташований у Китаї — це система потужністю 1 гігават у мілководді біля узбережжя провінції Шаньдун. Каркас із сонячних панелей кріпиться до буїв і закріплюється на морському дні. Плавуча сонячна установка на Тайвані під час відпливу безпосередньо спирається на морське дно.

“Витрати на встановлення загалом очікуються приблизно на 30% вищими в морі, ніж на суші, оскільки системи повинні витримувати вологість, іржу, сіль і хвилі”, — зазначає Чен.

Також накопичуються сіль і пташиний послід. Працівники тайванського проєкту змушені чистити панелі з проходів і патрулювати територію на гідроциклах, прибираючи колоди та сміття. Але вищий виробіток електроенергії з лишком компенсує ці витрати протягом терміну служби проєкту. Дослідження Чена також не враховувало довгостроковий знос від хвиль і штормів. Це може стати серйознішим фактором у міру того, як офшорні вітрові електростанції розглядатимуть використання плавучої сонячної енергетики для генерації електрики тоді, коли немає вітру.

“Комбіновані вітрові та сонячні установки, що покриватимуть 1 відсоток придатної поверхні океану, можуть забезпечити майже 30 відсотків світового попиту на електроенергію у 2050 році”, — пише дослідження, опубліковане минулого року.

Німецькі та нідерландські компанії тестують два сонячні проєкти приблизно за 12 кілометрів від узбережжя Нідерландів, один із яких витримав хвилі висотою до 10 метрів із 2019 року. Але минулого року Shell і Eneco демонтували іншу плавучу сонячну систему біля узбережжя Нідерландів — встановлену на офшорній вітровій електростанції Hollandse Kust Noord — після того, як несправний електричний конектор призвів до перегріву.

Ще одне занепокоєння полягає в тому, що плавучі PV-системи затінюють товщу води та зменшують перемішування вітром, що може скоротити кількість кисню та світла, доступних для водного життя, такого як фітопланктон і морські водорості.

“Якщо робити це далі у відкритому морі, тоді хвилі, погодні умови тощо можуть стати більш проблемними, але чим ближче до узбережжя — тим менш сприятливо для біорізноманіття”, — каже Вінсент Бакс із HZ University of Applied Sciences у Нідерландах.

Втім, зважаючи на те, що така енергетика менше впливає на людську діяльність, ніж наземна сонячна енергетика, “ця технологія безумовно має потенціал“, каже він. Оскільки офшорна PV-енергетика є технічно складною, Чен вважає, що вона розширюватиметься переважно на сонячних островах, які не мають значних офшорних вітрових ресурсів, таких як Тайвань, Японія, Індонезія та країни Карибського басейну.

“Місце розташування дуже важливе”, — підсумовує Бакс.

Втім, попри технічні труднощі та високу вартість будівництва, офшорні плавучі сонячні електростанції дедалі частіше розглядають як один із ключових напрямків розвитку “зеленої” енергетики для густонаселених регіонів. Якщо технології захисту від штормів, корозії та впливу на екосистеми продовжать удосконалюватися, океан може перетворитися на величезний майданчик для виробництва чистої електроенергії без використання дефіцитних земельних ресурсів.