ακριβά και θα εξακολουθούσαμε να παράγουμε ηλεκτρική ενέργεια με κερδοφορία. Μια από τις πιο ενδιαφέρουσες επιλογές είναι η τοποθέτηση των πάνελ (είτε πλωτά είτε αναρτημένα σε καλώδια) πάνω από τεχνητά υδάτινους ταμιευτήτες,. Αν και η τοποθέτηση αυτή είναι πιο ακριβή από τις εγκαταστάσεις στην ξηρά, αυτό δημιουργεί ένα κέρδος για όλους: τα πάνελ περιορίζουν την εξάτμιση του νερού και το νερό ψύχει τα πάνελ, επιτρέποντάς τα να λειτουργούν πιο αποτελεσματικά σε θερμά κλίματα.
Ενώ οι δυνατότητες της πλωτής ηλιακής ενέργειας έχουν εξεταστεί σε διάφορα μέρη, μια ομάδα ερευνητών έχει κάνει τώρα μια παγκόσμια ανάλυση και διαπιστώνει ότι είναι τεράστιες. Ακόμα και αν περιορίσουμε τις εγκαταστάσεις σε ένα κλάσμα της επιφάνειας των υφιστάμενων δεξαμενών, τα πλωτά πάνελ θα μπορούσαν να παράγουν σχεδόν 10.000 TeraWatt-ώρες ετησίως, ενώ παράλληλα θα διατηρούσαν πάνω από 100 κυβικά χιλιόμετρα νερού από το να εξατμιστεί.
Παγκοσμιοποίηση
Η διεθνής ομάδα ερευνητών που βρίσκεται πίσω από τη νέα εργασία αναγνωρίζει ότι απέχουν πολύ από το να είναι οι πρώτοι που εξετάζουν τις δυνατότητες της πλωτής ηλιακής ενέργειας. Αλλά οι περισσότερες από τις προηγούμενες αναλύσεις περιορίζονταν σε μία μόνο χώρα ή σε ένα μόνο σύστημα δεξαμενών. Η νέα εργασία είναι ξεχωριστή επειδή έχει παγκόσμιο χαρακτήρα και χρησιμοποιεί ένα σύγχρονο μοντέλο απόδοσης των φωτοβολταϊκών σε διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες, το οποίο αναπτύχθηκε από το Εθνικό Εργαστήριο Sandia του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ. Η ομάδα έλαβε επίσης δεδομένα σχετικά με τις θερμοκρασίες, την ηλιακή ακτινοβολία και την ταχύτητα του ανέμου για δύο δεκαετίες από δύο διαφορετικά δορυφορικά συστήματα παρατήρησης της Γης.
Οι ερευνητές σημειώνουν ότι οι πλωτοί ηλιακοί συλλέκτες σε δεξαμενές έχουν μια σειρά από πλεονεκτήματα εκτός από την ψύξη των πλαισίων και τη μείωση των απωλειών νερού. Ένα από αυτά είναι ότι δεν θυσιάζετε αναλλοίωτη γη προκειμένου να την καλύψετε με πάνελ, δεδομένου ότι η ανθρωπότητα έχει ήδη κατακλύσει την εν λόγω γη. Ενώ τα πάνελ θα εμποδίζουν το φως να φτάσει στο νερό και μπορεί ενδεχομένως να προκαλέσουν προβλήματα σε τυχόν οικοσυστήματα που έχουν αναπτυχθεί εκεί, θα μπορούσαν επίσης να βοηθήσουν στον περιορισμό των επιβλαβών ανθίσεων φυκιών στα αποθέματα νερού.
Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι ότι πολλοί ταμιευτήρες βρίσκονται κοντά τόσο σε «πεινασμένα» για ενέργεια πληθυσμιακά κέντρα όσο και στα δίκτυα που τα εξυπηρετούν, καθιστώντας ευκολότερη την αξιοποίηση της ενέργειας που παράγεται εκεί. Τέλος, πολλοί ταμιευτήρες συνδέονται με συστήματα υδροηλεκτρικής ενέργειας και οι δύο πηγές ενέργειας θα μπορούσαν να διαχειριστούν ως ενιαία μονάδα για να διατηρήσουν ένα σταθερό επίπεδο παραγωγής όλο το εικοσιτετράωρο και σε όλες τις καιρικές συνθήκες.
Για να βοηθήσουν στη διατήρηση των οικοσυστημάτων εντός των ταμιευτήρων και της χρήσης των ταμιευτήρων για αναψυχή, οι ερευνητές περιόρισαν την περιοχή που θα καλυπτόταν από πάνελ στο 30% της επιφάνειάς τους ή σε 30 τετραγωνικά χιλιόμετρα, όποιο από τα δύο είναι χαμηλότερο (όριο 30/30).
Πλησιάζει τα μισά!
Σε παγκόσμιο επίπεδο, η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που θα μπορούσε να παραχθεί είναι περίπου 9.400 TeraWatt-ώρες κάθε χρόνο. Για σύγκριση, η παγκόσμια χρήση ηλεκτρικής ενέργειας είναι περίπου 22.800 TWh, πράγμα που σημαίνει ότι η πλωτή ηλιακή ενέργεια θα μπορούσε να παρέχει πάνω από το 40% των παγκόσμιων αναγκών σε ηλεκτρική ενέργεια. Ο περιορισμός της κάλυψης των επιφανειών του ταμιευτήρα στο 10% - μια αρκετά σημαντική περικοπή - θα επέτρεπε ακόμα την παραγωγή 4.300 TWh.
Προφανώς, αυτό το δυναμικό δεν είναι ομοιόμορφα κατανεμημένο, με χώρες όπως ο Καναδάς και οι Σκανδιναβικές χώρες να έχουν λιγότερη έκθεση στον ήλιο για να επωφεληθούν. Ο μεγαλύτερος νικητής στην πλωτή ηλιακή ενέργεια θα ήταν οι ΗΠΑ, οι οποίες έχουν τη δυνατότητα για 1.900 TWh σύμφωνα με τους περιορισμούς 30/30. Οι ΗΠΑ χρησιμοποιούν περίπου 3.900 TWh ετησίως, οπότε αυτό αντιστοιχεί σε λίγο λιγότερο από το ήμισυ της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας. Από πέρυσι, οι υπάρχουσες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και η πυρηνική ενέργεια παρείχαν περίπου το 40% του ενεργειακού μας μείγματος, οπότε αυτό θα οδηγούσε σε μεγάλο βαθμό στην απαλλαγή του δικτύου από τον άνθρακα, αν μπορέσουμε να διαχειριστούμε την απαιτούμενη αποθήκευση.
Κατά σειρά, οι υπόλοιπες 10 κορυφαίες χώρες για το κυμαινόμενο ηλιακό δυναμικό είναι η Κίνα, η Βραζιλία, η Ινδία, ο Καναδάς, η Ρωσία, το Μεξικό, η Αυστραλία, η Τουρκία και η Νότια Αφρική. Προφανώς, αυτός ο κατάλογος περιέχει έναν αριθμό χωρών που θα πρέπει να καταβάλουν μεγάλη προσπάθεια για την απαλλαγή από τον άνθρακα. Και, αυτή τη στιγμή, μόνο τρεις από αυτές (Βραζιλία, Κίνα και Ινδία) διαθέτουν σημαντική πλωτή ηλιακή ενέργεια.
Οι ερευνητές εκτιμούν επίσης ότι υπάρχουν 40 χώρες που θα μπορούσαν να καλύψουν τις συνολικές τρέχουσες ενεργειακές τους ανάγκες εξ ολοκλήρου μέσω της πλωτής ηλιακής ενέργειας, αν και πάλι η αποθήκευση παραμένει ζήτημα. Ενώ πολλές από αυτές είναι μικρές και έχουν οικονομίες που βρίσκονται ακόμη σε ανάπτυξη, ο κατάλογος περιλαμβάνει κυρίως τη Βραζιλία, με μεγάλη οικονομία και ενεργειακή ζήτηση. Η ανάλυση δείχνει επίσης ότι υπάρχουν περίπου 150 πόλεις με πληθυσμό άνω του ενός εκατομμυρίου που θα μπορούσαν να καλύψουν εξ ολοκλήρου τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας μέσω ηλιακής ενέργειας σε κοντινές δεξαμενές.
Όσον αφορά την εξοικονόμηση νερού, τα πάνελ θα έχουν ένα αποτέλεσμα σημαντικά μεγαλύτερο από αυτό που υποδηλώνει η κάλυψη του 30%. Αυτό συμβαίνει επειδή δρουν μειώνοντας τη θερμοκρασία του νερού, αντί να μπλοκάρουν απλώς το ηλιακό φως. Ως αποτέλεσμα, η εξάτμιση μειώνεται κατά περίπου 45%. Συνολικά, η μειωμένη εξάτμιση προσθέτει περίπου 100 κυβικά χιλιόμετρα νερού ετησίως, κάτι που σύμφωνα με τους συγγραφείς είναι αρκετό για να καλύψει τις ανάγκες περίπου 300 εκατομμυρίων ανθρώπων.
Αναφέρουν συγκεκριμένα χώρες με υψηλό πληθυσμό και λειψυδρία που μπορούν να ωφεληθούν, όπως η Αίγυπτος και η Νότια Αφρική. Το τελευταίο, εκτιμούν, θα μπορούσε να παράγει 144 από τις 205 TWh της ετήσιας χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας με πλωτή ηλιακή ενέργεια και να αποφύγει την απώλεια 1,6 κυβικών χιλιομέτρων νερού από την εξάτμιση.
Και πάλι, όλα αυτά θα είναι πιο ακριβά από την απλή εγκατάσταση των πάνελ στη στεριά, όπου η πολυετής εμπειρία έχει συμπιέσει μεγάλο μέρος του κόστους κατασκευής ηλιακών εγκαταστάσεων. Υπάρχει επίσης μια αντιστάθμιση στην αποτελεσματικότητα εδώ. Σχεδόν όλα τα επίγεια πάνελ ενισχύουν την παραγωγή τους παρακολουθώντας τον Ήλιο καθώς κινείται στον ουρανό. Αυτό θα είναι πολύ πιο δύσκολο να γίνει σε ένα πλωτό σύστημα και η κλίση των πλαισίων πιθανότατα θα επιτρέψει σημαντική εξάτμιση.
Αυτά τα πρόσθετα κόστη θα εξισορροπηθούν με πράγματα που είναι δύσκολο να ποσοτικοποιηθούν, όπως η εξασφάλιση επαρκούς παροχής νερού για διάφορους χρήστες και ο περιορισμός της ανάπτυξης προηγουμένως μη κατειλημμένων εδαφών. Το κόστος και οι αβεβαιότητες θα πρέπει να διευθετηθούν για να γίνει η πλωτή ηλιακή ενέργεια κάτι περισσότερο από ένα σφάλμα στρογγυλοποίησης—σε παγκόσμιο επίπεδο, δεν αναμένεται να εκκαθαρίσει 5 GigaWatts εγκατεστημένης ισχύος πριν από το 2027. Οι ΗΠΑ είναι πιθανό να ενεργοποιήσουν σχεδόν εξαπλάσια αυτή τη χωρητικότητα μόνο φέτος .