Czy fotowoltaika na wodzie zużywa się szybciej? Naukowcy sprawdzili popularny mit
Dla pływających instalacji fotowoltaicznych łatwo przyjąć, że ich moduły są automatycznie bardziej narażone na wilgoć niż panele montowane na gruncie. Nowe badanie pokazuje jednak, że sprawa jest bardziej złożona. O tzw. stresie wilgotnościowym częściej decydują klimat i projekt instalacji niż sam fakt pracy nad wodą.
Międzynarodowy zespół badawczy kierowany przez naukowców z Norwegii porównał warunki pracy pływających systemów PV (ang. floating photovoltaic, FPV) z klasycznymi instalacjami naziemnymi (ang. ground-mounted PV, GPV). Badacze wykorzystali wieloletnie dane meteorologiczne z siedmiu śródlądowych zbiorników wodnych i pobliskich lokalizacji lądowych. Analizowali m.in. temperaturę powietrza, wilgotność względną, prędkość wiatru, temperaturę wody oraz dane o nasłonecznieniu.
Na tej podstawie obliczono temperatury modułów, wilgotność względną oraz profile przenikania wilgoci do wnętrza modułów. Następnie, z wykorzystaniem modelowania, badacze symulowali zachowanie wilgoci w dwóch architekturach modułów: glass-glass oraz glass-backsheet.
Woda nie zawsze oznacza większą wilgoć
Najważniejszy wniosek jest dość zaskakujący. Badanie nie potwierdza prostego założenia, że moduły floating PV zawsze pracują w trudniejszych warunkach wilgotnościowych niż moduły naziemne. Temperatury otoczenia i obliczone temperatury modułów nad wodą oraz na lądzie były porównywalne – średnie różnice wynosiły maksymalnie ok. 1,6 st. C, a w ujęciu ogólnym pozostawały poniżej 2 st. C. Większe różnice pojawiały się przy wilgotności względnej. Nad wodą mogła być ona zarówno wyższa, jak i niższa niż na lądzie, zależnie od lokalizacji.
W analizie wskazano różnice średnie do 7,5 punktu procentowego, a w ujęciu ogólnym do 9 punktów procentowych. To oznacza, że nie da się traktować „środowiska nad wodą” jako jednej, uniwersalnej kategorii. Co ciekawe, na lądzie dobowe wahania temperatury i wilgotności były większe niż nad wodą. Autorzy badania tłumaczą to stabilizującym wpływem zbiorników wodnych, które łagodzą zmienność warunków w ciągu doby.
Modelowana wilgoć wewnątrz modułów była często wyższa na lądzie
Modelowanie przenikania wilgoci pokazało, że wewnętrzna zawartość wilgoci była zazwyczaj niższa w modułach FPV niż w modułach naziemnych. W analizowanych przypadkach średnie stężenie wilgoci w modułach naziemnych mogło być do 37 proc. wyższe niż w modułach pracujących nad wodą.
Autorzy podkreślają jednak, że jeszcze większe znaczenie może mieć strefa klimatyczna. Różnice między lokalizacjami lądowymi w chłodnym klimacie a lokalizacjami tropikalnymi były znacznie większe niż same różnice między wodą a lądem – średnie stężenie wilgoci mogło być tam nawet osiem razy wyższe. To ważny sygnał dla producentów i inwestorów: przy ocenie ryzyka degradacji nie wystarczy zapytać, czy instalacja jest pływająca. Trzeba przede wszystkim wiedzieć, gdzie i jak została zaprojektowana.
Badanie pokazało również, że parametry projektowe floating PV mogą silnie wpływać na stres wilgotnościowy. Zmiana wysokości modułów nad powierzchnią wody prowadziła do różnic w średnim stężeniu wilgoci do 47 proc., a zmiana efektywności wymiany ciepła i chłodzenia modułów – do 42 proc. To często więcej niż różnice obserwowane między lokalizacjami wodnymi i lądowymi.
Wniosek wydaje się bardzo praktyczny: pływająca fotowoltaika nie powinna być traktowana jako jeden rodzaj środowiska pracy. Inaczej mogą zachowywać się systemy o różnej wysokości nad lustrem wody, innym przepływie powietrza, innej konstrukcji pływaków i innym poziomie chłodzenia modułów.
Floating PV rośnie od jezior po morze
Znaczenie takich badań rośnie wraz ze skalą projektów PV realizowanych na wodzie. W Chinach jednym z najczęściej przywoływanych przykładów klasycznej pływającej fotowoltaiki jest Huaneng Dezhou Dingzhuang w prowincji Shandong – projekt o mocy 320 MW, opisywany przez Huaneng jako największy na świecie pojedynczy projekt FPV na niezależnym akwenie. Europa działa na mniejszą skalę, ale również rozwija takie instalacje. We Francji działa Les Ilots Blandin o mocy 74,3 MWp, opisywany przez Q Energy jako największa pływająca farma PV w Europie.
Radosław Błoński
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy E-Magazyny Sp. z o.o.
