Plávajúce solárne moduly nepotrebujú pôdu. Ich zástancovia v nich vidia možnosť, ako uspokojiť rastúci dopyt po zelenej elektrickej energii.
Solárne panely plávajúce na vode. Ilustračný obrázok. Zdroj: iStockphoto.com
Plávajúca fotovoltika (z angličtiny floating photovoltaics) sa vzťahuje na fotovoltické elektrárne umiestnené na vodných plochách s modulmi pripevnenými k plavákom. Systém je ukotvený na dne, na brehu alebo na susedných stavbách. Existujú už mnohé projekty plávajúcich elektrární na jazerách, nádržiach či priehradách.
Jednu z možností, kam umiestniť plávajúce solárne panely, predstavuje more. V prípade plávajúcich fotovoltických panelov, ktoré by sa nachádzali na mori, by mohlo ísť o prelom v odvetví. Zástancovia tejto technológie sú presvedčení, že sa rýchlo zdokonaľuje a že pomôže krajinám s veľkým počtom obyvateľov a nedostatkom pôdy znížiť emisie a uspokojiť stále rastúci dopyt po čistej zelenej elektrine.
Technológovia sa však musia v prípade prostredia, ako je more, popasovať s viacerými výzvami. Prostredie na mori je agresívne, takže technológie musia byť zhotovené tak, aby v ňom prežili. Ďalším faktorom sú konštrukcie, na ktorých sú panely umiestnené. Tie musia vydržať poryvy silných vetrov a veľké vlny.
Rôzne technologické prístupy
Vývojári pritom experimentujú s rôznymi koncepciami. Plaváky nórskej spoločnosti Ocean Sun v tvare prstenca sú vyrobené z plastových rúr s vysokou hustotou a membrány s panelmi sú položené na povrchu. Vlnia sa podľa pohybu vĺn.
Holandsko-nórska spoločnosť SolarDuck zasa montuje panely na trojuholníkové plošiny. Svoje systémy testuje okrem iného v Tokijskom zálive a v rámci projektu na pobreží ostrova Tioman v Malajzii.
Pilotný projekt v Severnom mori
V júli 2024 inštalovala spoločnosť SolarDuck s podporou spoločnosti RWE svoj plávajúci solárny projekt Merganser. O spustení pilotného projektu informovala spoločnosť v uverejnenej tlačovej správe. Cieľom projektu je otestovať konštrukčné, kotviace a elektrické riešenia a nadobudnúť poznatky týkajúce sa výrobných metód, montáží, inštalácií a údržby. Uvedené poznatky budú v budúcnosti pretavené do praxe pri komerčnom nasadení plávajúcich solárnych fariem na mori.
Pohľad z výšky na plávajúci panel projektu Merganser spoločnosti SolarDuck. Zdroj: SolarDuck
Pilotný projekt Merganser má kapacitu 0,5 megawattu (MWp) a nachádza sa v holandskom Severnom mori, približne 12 kilometrov od pobrežia Scheveningenu. Škálovateľná koncepcia pozostáva zo šiestich vzájomne prepojených platforiem, ktoré dokážu odolať extrémnym podmienkam na mori – agresívnej slanej vode, veľkým vlnám a silnému vetru. Plávajúce plošiny boli úspešne pripojené ku kotviacemu systému v hĺbke 20 metrov.
Model vedcov z TU v Delfte
Ešte nie je isté, ako sa využitie plávajúcich solárnych panelov ujme na mori. Aj preto vedci skúmajú, ako rôzne faktory ovplyvňujú výkon a životnosť solárnych panelov. Výskumníci z Technickej univerzity (TU) v Delfte teraz vytvorili simulačný model pre veľký počet plávajúcich fotovoltických systémov na mori.
Pri multifyzikálnych simuláciách zohľadnili mechanické a optoelektronické vlastnosti plávajúcich pobrežných fotovoltických systémov. Cieľom bolo zistiť, ako vplýva rôzne zaťaženie na rozlične veľké fotovoltické moduly a aké sú s tým súvisiace straty elektrickej energie.
„Takéto simulácie poskytujú informácie o tom, ktoré konfigurácie fungujú najlepšie ešte pred ich implementáciou do pilotného systému,“ uviedla pre časopis pv-magazine.de autorka Alba Alcañiz Moyaová.
Vďaka tomuto modelu môžu vedci simulovať únavové testy, extrémne zaťaženia a analyzovať životný cyklus, čo je len ťažko realizovateľné na fyzickej testovacej platforme. Výsledkom výskumu by mohlo byť vytvorenie digitálneho dvojčaťa platformy.
Niekoľko konfigurácií plavákov
Pri analýze sa zohľadňovali viaceré parametre. Vedci pracovali s niekoľkými konfiguráciami plavákov vrátane jedného veľkého plaváka a viacerých malých plavákov spojených voľnými závesmi.
Pre výpočet účinnosti zohľadňovali konštrukčné parametre, pohyb vĺn a podmienky, ako sú silný vietor, intenzita žiarenia a optoelektronický výkon. Optoelektronická formulácia bola numericky implementovaná v jazyku Python pomocou modelovacieho nástroja PVLIB-Python Národného laboratória Sandia.
Výsledky ukázali, že optimálny počet plavákov si vyžaduje kompromis. Ukázalo sa, že menší počet plavákov spôsobuje menší pohyb fotovoltických článkov a dosahuje lepšiu účinnosť, kým najväčší počet plavákov predstavuje menšie elastické napätie, čo vedie k odolnejšej konštrukcii.
„Väčší počet plavákov zvyšuje stabilitu systému, pretože napätie je rozložené na všetky plaváky a závesy umožňujú väčšiu flexibilitu. Táto flexibilita pohybu však spôsobuje väčší pohyb modulov, čo zvyšuje straty v dôsledku nesúladu výkonu,“ vysvetlila Alcañiz Moyaová. „Tento kompromis nám dáva možnosť určiť optimálnu rovnováhu pre každú lokalitu. Okrem toho nám naša štúdia poskytuje nástroje a poznatky potrebné na určenie tohto ideálneho usporiadania,“ dodala.
Štúdia s názvom Structural Analysis and Power Losses in Floating Solar Platform in Offshore Environment bola uverejnená v odbornom časopise Applied Energy.
Budúcnosť solárnych elektrární na mori
Ako sa nakoniec vyvinie trh so solárnymi panelmi na mori, ukáže čas. V prípade solárnych elektrární však vyššie náklady neznamenajú aj vyšší výkon, ako je to v prípade veterných elektrární na mori, ktoré majú v porovnaní so suchozemskými vyššiu účinnosť.
Vzhľadom na špecifické požiadavky prostredia by sa tak mohlo budovanie plávajúcich solárnych elektrární na mori výrazne predražiť, a to z dôvodu komplikovanej inštalácie a použitia podmorských káblov, vplyvu koróznych solí, silných vetrov a vysokých vĺn.
Zdroj: Fraunhofer ISE, RWE, pv-magazine.de, ČT24, VND
(zh)
