Плавающие солнечные панели могут обеспечить более трети мировой электроэнергии

Стоимость солнечной энергии резко упала за последнее десятилетие, что делает её самым дешёвым источником электричества во многих странах мира. Это также означает, что можно устанавливать панели в непривычных местах. Один из наиболее интересных вариантов — разместить плавающими или подвешенные на тросах панели над искусственными водоёмами. Несмотря на то, что такой монтаж дороже, чем наземные установки, это создаёт беспроигрышный вариант: панели ограничивают испарение воды, а вода охлаждает панели, позволяя им работать более эффективно в тёплом климате.


Эффективность плавающих солнечных батарей ранее изучали в ряде мест. И вот группа исследователей провела глобальный анализ и обнаружила, что потенциал огромен. Даже если ограничить установку частью поверхности существующих резервуаров, плавающие панели могут вырабатывать около 10 тыс. тераВатт-часов в год, сохраняя при этом более 100 кубических километров воды от испарения.

Международная команда исследователей признаёт, что они далеко не первые, кто изучает потенциал плавающих солнечных батарей. Но большинство предыдущих попыток анализа были ограничены одной страной или одной системой водохранилищ. Новая работа отличается тем, что выходит на глобальный уровень и использует современную модель фотоэлектрических характеристик в различных условиях окружающей среды, разработанную Национальной лабораторией Министерства энергетики США. Команда учёных также получила данные о температурах, солнечной радиации и скорости ветра за два десятилетия от двух разных спутниковых систем наблюдения Земли.

Все преимущества плавающих солнечных панелей:

• охлаждение панелей;
• снижение потерь воды;
• не нужны земли для размещения;
• панели будут блокировать попадание света в воду, что ограничит цветение водорослей в системах водоснабжения;
• многие водохранилища находятся близко и к энергозатратным населённым пунктам, и к сетям, которые их обслуживают;
• многие водохранилища связаны с гидроэлектростанциями, и двумя источниками энергии можно управлять как единым целым для поддержания стабильного уровня производства круглосуточно и при любой погоде.

Чтобы помочь сохранить экосистемы в водохранилищах и использовать водохранилища для отдыха, исследователи ограничили площадь, которая будет покрыта панелями — максимум 30 % поверхности.

В глобальном масштабе количество электроэнергии, которое может быть произведено, составляет около 9 400 ТВт⋅ч в год. Для сравнения, мировое потребление электроэнергии составляет около 22 800 ТВт⋅ч. Это означает, что плавающие солнечные батареи могут обеспечить более 40% мировых потребностей в электроэнергии. Ограничение покрытия поверхности резервуара 10% — довольно значительное сокращение — всё равно позволит производить 4300 ТВт⋅ч.

Исследователи подсчитали, что есть 40 стран, которые могут полностью удовлетворить свои текущие потребности в энергии за счёт плавающих солнечных батарей, хотя хранение электричества пока что остаётся проблемой. В частности, это Бразилия с большой экономикой и спросом на энергию. Анализ также показал, что в мире существует около 150 городов с населением более миллиона человек, которые могут полностью удовлетворить свои потребности в электроэнергии за счёт солнечной энергии на близлежащих водохранилищах.

Когда дело доходит до экономии воды, панели будут иметь эффект значительно больший, чем предполагает их 30-процентное покрытие. Это потому, что они действуют, понижая температуру воды, а не просто блокируя солнечный свет. В результате испарение снижается примерно на 45%. В целом снижение испарения составляет примерно 100 кубических километров воды в год, чего, по словам авторов, достаточно для удовлетворения потребностей около 300 млн человек.