Dynamiczny rozwój odnawialnych źródeł energii (OZE) to kluczowy element transformacji energetycznej, która zmierza ku bardziej zrównoważonej przyszłości. Cele stawiane w Europejskim Zielonym Ładzie są bardzo ambitne i zakładają osiągnięcie przez UE neutralności klimatycznej w perspektywie 2050 r. W związku z tym wymusza to sięganie po coraz bardziej zaawansowane technologicznie formy dostępu do OZE. Jednym z najbardziej innowacyjnych rozwiązań w tym obszarze są pływające farmy fotowoltaiczne (ang. floating PV). Fotowoltaika na wodzie staje się coraz bardziej popularna na świecie jako sposób na efektywne wykorzystanie przestrzeni i poprawę wydajności energetycznej. W niniejszym artykule przedstawimy, czym są pływające farmy PV, jakie korzyści oferują oraz dlaczego stanowią atrakcyjną formę inwestycji w OZE.
Czym są pływające farmy fotowoltaiczne?
Pływające farmy fotowoltaiczne to instalacje paneli fotowoltaicznych umieszczone na specjalnych platformach unoszących się na powierzchni wody. Takie konstrukcje lokalizowane są najczęściej na zbiornikach wodnych, takich jak jeziora, sztuczne stawy, zbiorniki retencyjne, a także w zatokach morskich o spokojnych wodach. Dzięki innowacjom w technologii PV, panele montowane na wodzie są równie efektywne, co te instalowane na lądzie, a niekiedy nawet bardziej wydajne. Odpowiednio zastosowane ruchome elementy łączące zapewniają całej strukturze stabilność, dostosowywanie się do powierzchni falującej wody oraz efektywność produkcji energii.
Ważną zaletą farm pływających jest możliwość wykorzystania różnych powierzchni wodnych, takich jak jeziora, morza czy oceany, które stanowią około 70% Ziemi. Wobec ograniczonej podaży gruntów pod budowy farm PV i rosnących kosztów dzierżawy, takie rozwiązanie w sposób naturalny rozszerza możliwości globalnej produkcji energii solarnej.
Przykładem takiej farmy PV może być ukończona w 2023 r. przez niemieckiego dewelopera OZE, spółkę BayWa r.e., instalacja pływających farm solarnych o mocy 24,5 MW. Znajduje się ona w Grafenwörth, w kraju związkowym Dolna Austria. Jest to największy tego typu obiekt w Austrii i Europie Środkowej, a ogólnie w Europie w 2023 r. była czwartym co do wielkości tego typu obiektem. Trzy największe farmy floating PV znajdują się w Holandii.
Pływająca farma fotowoltaiczna w Grafenwörth w Dolnej Austrii.
Źródło: www.gramwzielone.pl
Spółka BayWa r.e. jest doświadczonym wykonawcom pływających farm PV, mając w portfelu kilkanaście zrealizowanych inwestycji, dlatego warto wsłuchać się w jej zdanie na temat zalet farm na wodzie. Wymieniając zalety floating-PV, spółka wskazuje na szybką instalację i łatwą konserwację, a także wyższy uzysk energii elektrycznej dzięki efektowi chłodzenia wody.
Korzyści płynące z floating PV
Poza wspomnianym wcześniej rozszerzeniem obszaru mogącego być wykorzystanym pod budowę farm fotowoltaicznych, floating PV niosą ze sobą jeszcze szereg zalet i korzyści, zarówno dla środowiska, jak i efektywności pracy:
Efektywność energetyczna OZE
Jedną z głównych zalet fotowoltaiki na wodzie jest wyższa efektywność energetyczna w porównaniu do tradycyjnych farm lądowych. Powierzchnia wody działa jak naturalny system chłodzenia, co pozwala utrzymać panele w niższej temperaturze, poprawiając ich wydajność nawet o 10-15%.
Efektywność energetyczną zwiększa także zjawisko odbijania promieni słonecznych od tafli wody, co zwiększa ilość energii przechwytywanej przez panele fotowoltaiczne. Jest to szczególnie istotne w pogodne jasne dni.
Oszczędność przestrzeni
W krajach o ograniczonej dostępności gruntów, takich jak Japonia czy Holandia, pływające farmy PV stanowią rozwiązanie problemu braku miejsca na instalacje lądowe. Wykorzystanie powierzchni zbiorników wodnych pozwala zminimalizować konflikt między potrzebami energetycznymi a innymi formami zagospodarowania przestrzeni.
Ograniczenie parowania wody – ekologia
Instalacje fotowoltaiczne na wodzie częściowo zacieniają zbiornik, co zmniejsza parowanie. Jest to szczególnie istotne w regionach suchych i półsuchych, gdzie oszczędność wody ma kluczowe znaczenie dla lokalnych ekosystemów i gospodarki.
Wspieranie bioróżnorodności
Pływające farmy PV mogą tworzyć mikrohabitaty dla wodnych organizmów, chroniąc je przed nadmiernym promieniowaniem słonecznym. Jednocześnie tego typu instalacje są projektowane tak, aby minimalizować negatywny wpływ na środowisko.
Biorąc pod uwagę, że tego typu inwestycje są stosunkowo nowym rozwiązaniem, borykają się one jeszcze z pewnymi minusami, których jednak jest mniej i nie powinny one zagrozić rozwojowi floating PV. Do ograniczeń należy zaliczyć wyższe koszty początkowe (związane ze specjalistycznymi konstrukcjami do budowy pływających farm) oraz konieczności dostępu do odpowiedniego zbiornika wody. Przewiduje się jednak, że z postępem rozwoju przemysłu floating PV koszty budowy będą maleć. Z kolei ograniczenia związane z dostępnością wody są nawet większe w przypadki zwykłych farm lądowych PV i związane są z dostępnością odpowiedniego terenu.
Perspektywy rozwoju fotowoltaiki na wodzie
Rozwój technologii floating PV otwiera nowe możliwości dla sektora energetycznego. Prognozuje się, że do 2030 roku globalna moc zainstalowana w pływających farmach fotowoltaicznych może wzrosnąć nawet kilkukrotnie. W Polsce, gdzie rośnie zainteresowanie inwestycjami w OZE, pływające farmy PV mogą znaleźć zastosowanie na zbiornikach retencyjnych, zaporach wodnych czy nieużywanych wyrobiskach górniczych.
Przede wszystkim jednak tego typu farmy mają potencjał do rozwoju w krajach wyspiarskich. Jak wyjaśnia Bloomberg, zlokalizowanie ich na zbiornikach wodnych pozwala rozwiązać problem z dostępnością terenu, których wymaga tradycyjna farma PV.
Przykłady sukcesu inwestycji floating PV można znaleźć m.in. w:
- Chinach – Kraj ten posiada jedną z największych na świecie farm floating PV, zlokalizowaną na zalanych terenach dawnej kopalni węgla w prowincji Anhui.
- Japonii – Ze względu na ograniczone zasoby gruntowe, Japonia inwestuje w floating PV na zbiornikach retencyjnych i wodach przybrzeżnych.
- Korei Południowej – potencjał inwestycji we floating PV pokazuje choćby instalacja zbudowana na zaporze Hapcheon w miejscowości Hapcheon w Korei Płd., gdzie 92 tys. paneli PV generuje moc 41 MW.
- Holandii – Projekty takie jak Zonnepanelen op het water pokazują, jak efektywnie można wykorzystać przestrzeń wodną do produkcji energii.
Czy to się opłaca?
Rozwój technologii pływających farm PV stwarza korzystne warunki do budowy opłacalności tego typu projektów. Po pierwsze, koszty paneli fotowoltaicznych w ostatnich latach znacząco spadły, co obniża barierę wejścia dla nowych inwestorów. Po drugie, wiele rządów oferuje dotacje i ulgi podatkowe wspierające rozwój OZE, co sprawia, że tego rodzaju projekty stają się jeszcze bardziej opłacalne. Długoterminowe korzyści finansowe wynikają również z wyższej wydajności paneli fotowoltaicznych na wodzie oraz niższych kosztów utrzymania.
Budowa pływających farm PV wymaga nieco większego nakładu finansowego na początku projektu w porównaniu do tradycyjnych instalacji lądowych. Główne koszty wynikają z konieczności zastosowania specjalistycznych komponentów, takich jak platformy unoszące się na wodzie, systemy kotwiczenia oraz dodatkowe zabezpieczenia przed warunkami atmosferycznymi. Szacuje się, że koszt instalacji floating PV może być o 10-15% wyższy niż w przypadku farm naziemnych, chociaż ostateczny rachunek zależy na pewno od wyboru osprzętu do osadzenia paneli. Może to jednak być zrównoważone wyższą o te kilkanaście procent efektywnością energetyczną paneli na wodzie.
W zamian dostajemy niższe koszty operacyjne – w dłuższym okresie Floating PV okazuje się tańsze w utrzymaniu. Instalacje na wodzie są mniej narażone na gromadzenie się kurzu i pyłu, co ogranicza potrzebę regularnego czyszczenia paneli. Dodatkowo, naturalne chłodzenie wodą zmniejsza ryzyko przegrzewania systemu, co obniża koszty związane z awariami i wymianą sprzętu.
Do przewag należy też wydłużona żywotność paneli PV. Montowane na wodzie pracują w stabilniejszych warunkach termicznych, co przyczynia się do wydłużenia ich żywotności. Dzięki temu inwestorzy mogą liczyć na dłuższy okres eksploatacji bez konieczności wymiany urządzeń.
Na koniec warto dorzucić oszczędności związane z wykorzystaniem gruntów i kosztami dzierżawy. Instalacje floating PV nie wymagają przeznaczania terenów użytkowych, takich jak ziemia rolna czy tereny budowlane, co pozwala uniknąć kosztów związanych z zakupem lub dzierżawą ziemi. Wykorzystanie nieużywanych zbiorników wodnych, takich jak stawy przemysłowe czy zbiorniki retencyjne, czyni projekt bardziej ekonomicznym i efektywnym pod względem przestrzennym.
Podsumowanie – ciekawy kierunek rozwoju farm PV
Floating PV to przykład innowacji, która łączy efektywność energetyczną, oszczędność przestrzeni i zrównoważone podejście do wykorzystania zasobów naturalnych. Chociaż koszty początkowe są wyższe niż w przypadku tradycyjnych farm fotowoltaicznych, korzyści wynikające z wyższej wydajności, niższych kosztów operacyjnych oraz oszczędności gruntów czynią floating PV atrakcyjną formą inwestycji. Z czasem, gdy kwestie dostępności terenu i ekologii staną się jeszcze istotniejsze, tego typu innowacje mają szanse stać się popularnym wyborem inwestorów.
Floating PV to może być przyszłość OZE, która nie tylko odpowiada na potrzeby energetyczne, ale także pozwala lepiej wykorzystać ograniczone zasoby planety.
