V roku 2014 bol inštalovaný výkon plávajúcej solárnej energie iba 10 MW, v roku 2020 vzrástol na viac ako 1,1 GW. Plávajúce fotovoltické moduly dávajú zainteresovaným stranám v priemysle novú možnosť, ktorá ponecháva vzácnu časť pozemkov dostupnú pre ďalšie aplikácie. Inštalácia fotovoltických panelov na vodu znie ako jednoduché riešenie, pre jej úspech je však potrebná sofistikovaná technológia. Spoločnosť GreenPowerMonitor (GPM) so sídlom v španielskej Barcelone, líder v oblasti riešení pre plávajúce solárne elektrárne, sa spojila so spoločnosťou Moxa pri vývoji integrovaného riešenia na efektívnu prevádzku a údržbu plávajúcich solárnych fariem.
Globálny dosah, miestne výhody
Slnečná, veterná a vodná energia sú súčasťou priemyslu obnoviteľnej energie, ktorý sa v posledných rokoch dostáva čoraz viac do popredia. Podľa Medzinárodnej energetickej agentúry podiel obnoviteľných zdrojov na globálnej výrobe elektriny v roku 2020 dosiahol 29 % oproti 27 % v roku 2019. Jednou z najsľubnejších inovácií pre ďalší rast podielu je plávajúca solárna technológia.
Plávajúca solárna energia zahŕňa inštaláciu solárnych panelov na plávajúcich plošinách na vodných plochách. V porovnaní s pozemnými fotovoltickými elektrárňami môžu dosiahnuť lepšiu účinnosť, pretože voda pomáha chladeniu FV panelov. „Ak teplota FV panelov prekročí 25 °C, ich účinnosť klesá,“ hovorí Albert Carrera, regionálny manažér spoločnosti GPM. Energia z plávajúcich FV panelov je zvlášť vhodná pre oblasti, kde nie je ľahko dostupná pôda na inštaláciu FV panelov, ale dopyt po energii je vysoký.
Plávajúce FV systémy môžu otvoriť nové príležitosti na zvýšenie kapacity výroby solárnej energie, najmä v krajinách s vysokou hustotou obyvateľstva a konkurenčným využívaním dostupnej pôdy. V súčasnosti majú krajiny vrátane Číny, Japonska, Taiwanu a Južnej Kórey nainštalované plávajúce solárne elektrárne s celkovou kapacitou 2 400 MW, čo je dosť na napájanie 240 000 domácností.
Výzvy spojené s prevádzkou a údržbou
Aj keď plávajúce solárne elektrárne preukázali dobrý potenciál a svetlú budúcnosť, treba prekonať niektoré kľúčové výzvy. Konštrukcia odolných fotovoltických platforiem je prvou výzvou. Oproti pozemným FV panelom treba vziať do úvahy faktory ako správne umiestnenie FV modulov, odolnosť materiálov, prípadne ich kotvenie k pevnine. Ďalšou výzvou je prevádzka a údržba. „Pozemné inštalácie sú ľahko dostupné. Existuje niekoľko výziev, ktoré treba prekonať pri prístupe k snímačom a panelom nainštalovaným na FV ostrovoch s cieľom vykonať údržbu,“ upozorňuje A. Carrera. Počasie tiež vplýva na prevádzku a údržbu. Je nesmierne dôležité sledovať rýchlosť vetra, aby sa predišlo ohrozeniu personálu vykonávajúceho údržbu, pretože ide o nestabilné a nepredvídateľné prostredie. „Ak spadnete do vody, musíte si zaplávať,“ dodáva A. Carrera.
Bez IIoT technológie sa musia majitelia FV elektrárne vo veľkej miere spoliehať na pravidelné denné kontroly každého zariadenia. Tieto kontroly zvyšujú fixné výdavky bez ohľadu na stav zariadenia. A ak dôjde k neočakávanému poklesu výkonu, ktorého príčinu a umiestnenie nemožno zistiť na pevnine, musia inšpektori skontrolovať každý plávajúci modul, kým nenájdu chybný. Je to, akoby ste sa snažili nájsť ihlu v kope sena.
Vysoká vlhkosť a slanosť môžu navyše viesť ku korózii a tým ku kratšej životnosti elektronických zariadení umiestnených na plávajúcich FV platformách. Tieto výzvy predstavujú potrebu technológie založenej na IIoT na efektívnu a spoľahlivú prevádzku a údržbu.
Efektívne riešenia správy FV elektrárne
Vďaka bohatým skúsenostiam v oblasti obnoviteľných zdrojov energie sa spoločnosť GPM venuje navrhovaniu riešení pre plávajúci solárny priemysel. Najlepším spôsobom, ako vyriešiť tieto problémy a výzvy, je technológia, ktorá umožňuje operátorom vzdialene detegovať a riešiť problémy. Takéto riešenie zahŕňa snímače, inteligentné spracovanie údajov a monitorovanie.
Spoločnosť GPM poskytla takéto riešenie desiatkam majiteľov plávajúcich solárnych fariem. Toto riešenie využíva pripojenie IIoT a umožňuje majiteľom elektrární monitorovať výrobu energie a podmienky zariadení v reálnom čase prostredníctvom platformy SCADA. Systém automatického hlásenia integrovaný do platformy GPM SCADA umožňuje operátorom sledovať všetky aktivity a servisné požiadavky, čím sa zabezpečuje bezproblémový systém údržby.
Ďalšou výhodou platformy GPM je zahrnutie integrovaných snímačov, ktoré zhromažďujú údaje a vykonávajú rôzne analýzy, ako napríklad porovnanie pozemných FV modulov s plávajúcimi. Porovnaním funkčnosti zariadenia možno vyvinúť nové algoritmy strojového učenia, ktoré umožnia preventívne určiť potenciálnu poruchovosť a vykonať prediktívnu údržbu zariadení, aby sa zabránilo trvalému poškodeniu.
Príležitosť zažiariť
Spoločnosť GPM prináša svojim zákazníkom komplexné riešenie prostredníctvom spolupráce s hardvérovým partnerom na pripojenie IIoT, spoločnosťou Moxa. Dokázalo sa, že komunikačné a výpočtové zariadenia spoločnosti Moxa sú trvalo spoľahlivé a odolné v drsnom prostredí, dokonca aj pri vonkajšom nasadení na vodných plochách. Je nesmierne dôležité, aby boli nasadené zariadenia navrhnuté tak, aby spoľahlivo fungovali pri vysokej teplote. Komunikačné a výpočtové zariadenia spoločnosti Moxa môžu pracovať pri teplote až 75 °C, čo zaisťuje plynulý a neprerušovaný chod. „Aj keď voda a elektrina nie sú dobrí priatelia, nestretávame sa s problémami s vybavením na FV ostrovoch,“ hovorí A. Carrera.
Budúcnosť obnoviteľných zdrojov energie
Kombinácia odolného hardvéru, efektívnej prevádzky a najmodernejších technologických riešení vedie k väčšiemu podielu obnoviteľnej energie, najmä plávajúcej slnečnej energie, v sieti. Toto dokonalé spojenie slnka a vody môže planéte poskytnúť mnoho výhod, napríklad schopnosť generovať čistú energiu tam, kde je nedostatok pôdy. „Plávajúce solárne zariadenia poskytujú environmentálne výhody, pretože plávajúce solárne ostrovy znižujú odparovanie z vodnej hladiny. Tento proces je obzvlášť prospešný v oblastiach náchylných na sucho. Táto technológia tiež pomáha znižovať prítomnosť toxických kvetov rias,“ uzatvára A. Carrera.
Zdroj: Solar´s Next Wave: Floating PV Expands Renewable Energy Generation Options. GreenPowerMonitor. [online]. Publikované 20. 9. 2020. Citované 5. 5. 2021.