В научном журнале Nature Sustainability опубликована статья «Производство энергии и экономия воды за счет использования плавучих солнечных фотоэлектрических установок в мировых водохранилищах».
Фотовольтаика является сегодня самой дешевой технологией производства электроэнергии во многих странах. В то же время солнечные электростанции (СЭС) требуют значительных площадей для размещения, и в жарком климате перегрев модулей способствует падению выработки. Плавучие солнечные электростанции позволяют решить обе проблемы. В густонаселенных странах, которые часто отличаются также жарким климатом, размещение солнечных установок на поверхности водохранилищ позволяет экономить земельные ресурсы, с одной стороны, и обеспечивает охлаждение фотоэлектрических панелей, с другой. Кроме того, как показывает практика, экономика плавучих СЭС может быть вполне приемлемой.
В новой работе группа исследователей из разных стран подсчитала глобальный потенциал плавучей солнечной энергетики и пришла к выводу, что он огромен. В исследовании рассматривались только водохранилища размером более 0,01 к м², а площадь покрытия солнечными панелями одного водохранилища по условиям не превышала 30% площади водохранилища или 30 к м². Ученые использовали три глобальные базы данных для отбора подходящих водоемов: Global Reservoir and Dam (GRanD), the Georeferenced Global Dam and Reservoir (GeoDAR) и OpenStreetMap (OSM). Всего в мире насчитывается 114555 водохранилищ, соответствующих критериям, общей площадью 554111 к м². Из них при 2561 водохранилище уже имеются гидроэлектростанции и сетевая инфраструктура.
Ученые обнаружили, что покрытие 30% мировых водохранилищ солнечными панелями позволит генерировать примерно 9434 тераватт-часов электроэнергии в год. Это более трети годовой выработки мировой энергосистемы сегодня. Кроме того, покрытие 30% водоемов плавучими солнечными батареями также могло бы сократить годовое испарение воды на 106 к м³. Исследование показало, что плавающие солнечные панели могут уменьшить испарение на 46% на резервуар.
При 20% покрытии площадей водохранилищ выработка может составить 7113 ТВт*ч, 10% — 4356 ТВт*ч.
В отличие от предыдущих исследований, в новой работе авторы использовали модель, учитывающую климатические условия и характеристики конкретных солнечных модулей и инверторов.
«В глобальном масштабе самый высокий региональный потенциал сосредоточен в некоторых частях Соединенных Штатов, восточной Бразилии, Португалии, Испании, северной части Южной Африки, Зимбабве, Индии и восточном Китае», — подсчитали ученые.
В некоторых странах, например, в Бразилии, Зимбабве, Лаосе, Эфиопии, выработка плавучих СЭС может более чем перекрывать национальное потребление электроэнергии.
Первая десятка стран по потенциалу плавучих солнечных электростанций выглядит следующим образом:
- США: 1911 ТВт*ч в год
- Китай: 1107 ТВт*ч в год
- Бразилия: 865 ТВт*ч в год
- Индия: 766 ТВт*ч в год
- Канада: 506 ТВт*ч в год
- Россия: 236 ТВт*ч в год
- Мексика: 228 ТВт*ч в год
- Австралия: 210 ТВт*ч в год
- Турция: 171 ТВт*ч в год
- Южная Африка: 144 ТВт8ч в год
В 2022 году в Китае была введена в строй крупнейшая в мире плавучая солнечная электростанция, её мощность составляет 320 МВт.
В России земли много, и нет особой нужды размещать солнечные модули на поверхности водоёмов. Тем не менее в России построено несколько плавучих СЭС, одна из которых даже попала в перечень перспективных инновационных проектов, опубликованный Международной ассоциацией гидроэнергетики (iha).
Речь идёт о небольшом проекте, реализованном в Дагестане компаниями «EcoEnergy», «ХелиоРЭК» (разработчик и производитель понтонов для солнечных электростанций) и «Солар Системс» (разработчик проектов солнечной энергетики).
