США не спешат внедрять эту технологию, хотя Япония и Китай стремительно развиваются
У винодела Грега Аллена была проблема. Как президент Far Niente Winery в долине Напа, штат Калифорния, он подсчитал, сколько земель виноградник может выделить для солнечных батарей, чтобы компенсировать затраты на электроэнергию. Эта цифра – около двух акров – «очень больно», говорит Аллен. Таким образом, он пошел на компромисс: Фар Ньенте завершил массив из 2296 солнечных панелей, 994 из которых плавают на понтонах, привязанных к нижней части пруда винодельни. Установка была первой в мире неэкспериментальной плавающей солнечной батареей.

Это было в 2008 году. С тех пор плавающая фотогальваника распространилась в Азии – но не так много в США. В Японии более 60 установок, большинство из всех стран мира. Китай, бурно растущий гигант в области возобновляемых источников энергии, претендует на крупнейший в мире массив. Этот объект, который был запущен в эксплуатацию в 2017 году, плавает на вершине искусственного озера, созданного из рухнувшей угольной шахты недалеко от города Хуайнань. 166 000 панелей могут производить около 40 мегаватт, или достаточно электроэнергии для питания около 15 000 домов. Согласно отчету Всемирного банка за 2018 год, глобальный потенциал для плавающих солнечных батарей на искусственных водных поверхностях превысит 400 гигаватт.

Плавающая солнечная батарея на оросительном пруду в префектуре Хёго, Япония. Предоставлено: Ciel & Terre International.
Хотя принятие в США было медленным, некоторые недавние сделки могут переломить ситуацию. Типичная установка состоит из солнечных панелей на понтонах, привязанных к дну водохранилища или удерживающего пруда, которые считаются более простыми в использовании, чем озера. Плавающие или подводные кабели передают постоянный ток на берег преобразователю, где он преобразуется в переменный ток и направляется в местную сеть. Инженеры должны учитывать множество факторов: системы должны противостоять сильным ветрам и волнам, панели должны быть устойчивы к коррозии, а анкеры должны прослужить 25 лет или более.

Но плавающие установки также предлагают несколько преимуществ по сравнению с наземными массивами: наиболее очевидным является то, что они не занимают ценные участки, которые могут быть использованы для сельского хозяйства или развития. Технология может быть проще в установке, чем наземные или монтируемые на крыше системы; как только собраны, команды плавают их на место и закрепляют их. Массивы также могут улучшить окружающую среду; блокирование проникновения солнечного света в воду может уменьшить испарение и препятствовать цветению водорослей. (Пока не ясно, как массивы могут влиять на рыбу, птиц или других диких животных.) И поскольку солнечные элементы становятся менее эффективными при нагревании, охлаждающий эффект воды может увеличить их конверсионную способность на целых 20 процентов.

Учитывая преимущества, медленные темпы внедрения в США, у которых было всего 14 установок на конец 2018 года, могут вызывать недоумение. Тереза ​​Барнс, которая руководит группой по надежности фотоэлектрических систем в Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL), говорит, что доступность открытых земель может быть одним из факторов. Тем не менее, нехватка земли часто была движущей силой на небольшом количестве сайтов США. Это имело место в округе Келсивилль, штат Калифорния, где в 2018 году на водоем для очистки сточных вод был установлен массив из 720 панелей. Хорошая окупаемость – еще один стимул; округ ожидает, что он возместит затраты на установку в течение восьми лет эксплуатации.

Солнечный пилотный проект по пруду для борьбы с наводнениями в Индонезии. Предоставлено: Ciel & Terre International.
По словам Чарли Гея, директора Управления технологий солнечной энергии Министерства энергетики США, Чарли Гэй может создать больше установок, если станет ясно, что они могут быть экономичными. (В настоящее время департамент не финансирует какие-либо исследовательские проекты с использованием плавающей солнечной энергии.) Многие из установок в США установлены недавно, поэтому еще слишком рано знать, реализуется ли прогнозируемая экономия. Far Niente частично компенсирует свои расходы на электроэнергию за счет сочетания налоговых льгот и денежных скидок.

Роберт Спенсер, исследователь данных и разработчик программного обеспечения в NREL, говорит, что медленный рост в США также может быть связан с неопределенностью относительно того, что технология может предложить. «Нам понадобится несколько крупных проектов, которые действительно демонстрируют, что это может произойти в масштабе и крупными игроками», – говорит он. Спенсер выступил соавтором исследования в области экологической науки и технологий за декабрь 2018 года, в котором оценивался потенциал технологии на 24 419 искусственных водоемах в континентальной части США. Было обнаружено, что покрытие всего 27 процентов этих водоемов плавающими солнечными батареями может дать почти 10 процентов населения страны. текущая выработка электроэнергии.

Масштабные успехи в США могут наступить. Города и регионы могут стать лидерами. В июле 2018 года городской совет Лос-Анджелеса единодушно одобрил предложение о создании плавучей солнечной пилотной установки мощностью 11,6 мегаватт на водохранилище Ван-Норман-Лейкс и в настоящее время рассматривает технико-экономические обоснования. Управление по водным ресурсам Тампа-Бэй добавило проект по реализации солнечной энергии для водохранилищ в программу капитального ремонта в 2019 году утра, который должен быть утвержден в июне этого года, говорит Марибель Медина, старший профессиональный инженер в этом органе.
Коммерческий сектор также проявляет больший интерес. Крис Бартл (Chris Bartle), менеджер по развитию бизнеса для солнечной солнечной энергии в компании Ciel & Terre, занимающейся разработкой солнечной энергии, говорит, что его компания полностью изменила свой портфель с солнечной и наземной солнечной энергии на плавающие массивы около девяти лет назад. Он говорит, что фирма ожидает значительного роста производства фотоэлектрических систем в США, особенно в таких местах, как Калифорния, где земля стоит дорого. «Это неиспользованная ниша, неиспользованная поверхность планеты», – говорит он.