Ovatko kelluvat aurinkopaneelit toteuttamiskelpoinen polku kohti hiilineutraaliutta?

Hiilineutraalius – kuten nimi kertoo – pyrkii hiilidioksidipäästöjen poistamiseen tai vähentämiseen ilmakehästä. Tavoitteena, yleisesti ottaen, on siirtyminen vähähiilisten energialähteiden käyttöön.

Nykyään kaikki tiedämme, miksi meidän on vähennettävä tai poistettava hiilidioksidia ilmakehästä. Lähes vuosikymmen sitten maailma oli saavuttanut Paris Agreement, jossa suositellaan rajoittamaan ilmaston lämpeneminen selvästi alle 2 celsiusasteen pre‑teollisiin tasoihin ja pyrkimään vakavasti rajoittamaan se 1,5 celsiusasteeseen saavuttamalla nettokiilidioksidineutraalius muun muassa vuoteen 2050 mennessä.

Hiilineutraalius on niin välttämätön ja kiireellinen tehtävä maailman tulevaisuudelle, että hallitukset, yritykset ja laajat yhteisöt pyrkivät kehittämään keinoja sen nopeuttamiseksi. Se kuitenkin vaatii radikaalisti erilaisia energiajärjestelmiä, jotka perustuvat vaihtoehtoisiin energialähteisiin, jotka pohjautuvat vihreään sähköön ja vihreisiin molekyyleihin. Yksi uusi tutkimus on esittänyt mahdollisuuden hyödyntää kelluvia aurinkopaneeleja hiilineutraaliuden polkuna. Mutta ovatko nämä paneelit toteuttamiskelpoisia? Tarkastellaanpa.

Kansainvälinen potentiaali vähähiilisten kelluvien aurinkopaneelien käyttöönotolle

Tutkijaryhmä Bangorin ja Lancasterin yliopistoista sekä Yhdistyneen kuningaskunnan ekologia- ja hydrologiakeskuksesta teki yrityksen laskea, kuinka paljon energiaa voitaisiin tuottaa ja toimittaa kelluvien aurinkopaneelien käyttöönotolla. Erityisesti tutkijat laskivat kelluvien fotovoltaikkojen päivittäisen sähköntuoton noin 68 000 järvellä ja vesialtaalla maailmanlaajuisesti.

Jotta paikka katsottaisiin sopivimmaksi aurinkoenergia-asennukselle, sen tulee olla enintään 10 km:n päässä väestökeskuksesta eikä se saa sijaita suojelualueella. Lisäksi järvet ja vesialtaat eivät saa olla kuivia tai jäässä yli kuusi kuukautta vuodessa. Vain 10 % näiden järvien ja vesialtaiden pinta-alasta otettiin huomioon laskelmassa.

Kaikkien näiden näkökohtien huomioon ottaen ja riippuen korkeudesta, leveyspiiristä ja vuodenaikojen vaihteluista, FPV:n mahdollinen vuotuinen sähkön tuotanto näillä järvillä oli 1302 terawattituntia (TWh), mikä on noin neljä kertaa Yhdistyneen kuningaskunnan kokonaisvuotuinen sähkönkulutus.

Tulokset saivat tutkijat syventymään ja tarkastelemaan tämän menetelmän globaaleja mahdollisuuksia. Maakohtaisesti viisi maata voisi täyttää koko sähkönsä FPV:stä. Näihin viiteen kuului Papua-Uusi-Guinea, Etiopia ja Ruanda. Toisaalta Bolivia ja Tonga voisivat kattaa jopa 87 % ja 92 % tarpeistaan tällaisilla keinoilla.

Useita muita maita Afrikasta, Karibialta, Etelä-Amerikasta ja Keski-Aasiasta voisivat kattaa 40–70 % vuotuisesta sähkönkulutuksestaan FPV:n käyttöönotolla. Jopa kehittyneet maat kuten Suomi ja Tanska voisivat saada 17 % ja 7 % vuotuisesta tarpeestaan tällaisista lähteistä.

FPV:t voisivat myös vähentää vesipulaa tuottamalla hiilineutraalia sähköä. Miten? Seuraavassa osiossa tarkastelemme ratkaisua lyhyesti.

Klikkaa tästä oppiaksesi, että aurinkoenergiaan liittyy enemmän kuin vain puhdas energia.

Miten FPV:t voivat vähentää vesipulaa

Suoraan sanottuna FPV:t voivat vähentää vesipulaa vähentämällä veden haihtumista. Lukuisat tieteelliset tutkimukset vahvistavat väitteen, että FPV-järjestelmät voisivat olla yksi tehokkaimmista strategioista vesipulan lievittämiseksi vähentämällä haihtumisen aiheuttamaa vesihäviötä maailmanlaajuisista vesialtaista ja järvistä. FPV:n tapa vähentää haihtumista on kaksijakoinen.

Ensinnäkin FPV:t tarjoavat varjoa ja alentavat veden pinnan lämpötilaa. Tämä varjostus auttaa hillitsemään vesipinnan ja ilman välistä paine-eroa, joka on yksi latenttisen lämmön ja haihtumisen keskeisistä ajureista.

Varjostusvaikutusten lisäksi FPV:t toimivat myös tuulisuojina. Tuulen nopeus korreloi suoraan haihtumisnopeuden kanssa, ja heikennetty tuuli toimii lieventävänä tekijänä. Kun puhutaan FPV:n eduista, Dr Lastyn Woolway, Bangor Universityn paperin pääkirjoittaja, sanoi seuraavasti:

“Even with the criteria we set to create a realistic scenario for deployment of FPV, there are benefits across the board, mainly in lower-income countries with high levels of sunshine, but also in Northern European countries as well. The criteria we chose were based on obvious exclusions, such as lakes in protected areas, but also on what might reduce the cost and risks of deployment.”

Se on toteuttamiskelpoinen polku kohti hiilineutraaliutta, joka tuo mukanaan lisähyötyjä. Kuitenkin monet muut strategiat voivat auttaa suuria teollisuudenaloja – jotka usein liittyvät fossiilisten polttoaineiden ja hiilen tuotantoon – tulemaan tehokkaasti hiilineutraaleiksi. Seuraavissa osioissa käsittelemme joitakin tällaisia teollisuudenaloja ja tarkastelemme niiden mahdollisia hiilineutraaliuspolkuja.

Kemikaalit

Ennustavan analytiikan, kehittyneen visualisoinnin ja tekoälypohjaisten energianhallintatyökalujen käyttö voi auttaa kemianteollisuutta parantamaan resurssi- ja energiatehokkuutta. Se voi yhä enemmän käyttää kestäviä jäte- tai bio-pohjaisia raaka-aineita, kuten kasvi- tai eläinrasvoja, sokeria, ligniiniä, hemiselluloosia, tärkkelystä, maissia tai sokeria. Toinen mahdollinen reitti tälle teollisuudelle hiilineutraaliustavoitteiden tukemiseksi voisi olla vältellä neitsytmateriaalien, kuten polymerien, kumien, akkujen, pakkausmateriaalien, liuottimien, lämmönsiirtoaineiden ja voiteluaineiden tuotantoa.

Öljy ja Kaasu

Öljy- ja kaasuyritysten on toteutettava radikaaleja toimia menestyäkseen hiilineutraaliuden saavuttamisessa. Jotkut yritykset ovat jo rakentaneet uusiutuvan energian kapasiteettinsa, kun taas toiset hankkivat yrityksiä sivualoilta, kuten aurinkopaneeliasentajia tai sähköajoneuvojen (EV) latausasemien tarjoajia, laajentaakseen vähä- tai nollapäästöisten ratkaisujen portfolioaan.

Lisäksi on mahdollisuus muuttaa hiilidioksidi raaka-aineeksi. Hiilidioksidia raaka-aineena käyttäen voidaan mahdollisesti luoda miljardien dollarien arvoisia markkinoita. Esimerkiksi yritykset kuten C2CNT käyttävät sulatettua elektrolyysiä muuttaakseen hiilidioksidin suoraan hiilikuituputkiksi, jotka ovat vahvempia kuin teräs ja erittäin johtavia.

Sähkönjakeluyhtiöt ja uusiutuva energia

Tämä sektori on ollut proaktiivinen hiilineutraaliuden edistämisessä pitkään. Kuitenkin parantamisen varaa on. Alan toimijoiden on edistettävä suotuisampaa, virtaviivaisempaa ja tehokkaampaa sääntely-ympäristöä.

Saadakseen toimintansa sujuvaksi, hyvin koordinoiduksi ja optimoiduksi, yritysten on siirryttävä ajoissa digitaalisiin työkaluihin, jotka mahdollistavat virtaviivaisen organisaatiorakenteen. Tarvitaan myös uusia kasvustrategioita.

Kaivos- ja Metalliteollisuus

Kaivossektorilla yritykset investoivat uusiutuvaan energiaan kompensoidakseen päästöjään. Esimerkiksi BHP on tehnyt sopimuksen uusien aurinko- ja tuulivoimaloiden kehittämisestä Australian Queenslandin osavaltiossa, jotta ne voivat käyttää aurinkoa hiilen tuotannon alueella ja vähentää epäsuoria päästöjään maassa 20 % viiden vuoden aikana. Kaivosyritykset ovat tähän mennessä hyvin asemassa pitämään operatiiviset päästönsä hallinnassa. Kuitenkin arvoketjun päästöihin heidän on kiinnitettävä enemmän huomiota ja toimittava proaktiivisesti.

Kun teollisuuden segmentit ja hallitukset arvioivat jatkuvasti vaikutustaan ympäristöön, erityisesti hiilijalanjäljen jättämisen osalta, yksittäiset yritykset kehittävät innovatiivisia ratkaisuja. Seuraavissa muutamassa osiossa tarkastelemme muutamaa tällaista yritystä.

#1. Ciel & Terre International

Vuonna 2006 perustettu, valokuvausjärjestelmien integroinnin erikoistunut Ciel & Terre International on kehittänyt suuria kelluvia FPV-laitoksia vuodesta 2011 lähtien. Yritys on asentanut kelluvia FPV-järjestelmiä ympäri maailmaa, mukaan lukien Ondani Ike, Japani, Changbin 3 ja 4, Taiwan, Tata Steel Jamshedpur, Intia, Montpezat, Ranska, Canoe Brook, USA, ja monia muita.

Yrityksellä on yli kymmenen vuoden testaus- ja kenttäkokemus sekä yli 30 vuoden kokemus kelluvan aurinkoenergian tuotannosta omilla voimalaitoksillaan. Sen toiminta kattaa 280 kelluvaa aurinkoprojektia maailmanlaajuisesti.

Vaikka emme käsittele yrityksen koko toimintaa yksityiskohtaisesti, syvennymme yhteen sen lippulaivatuotteista, Hydrelio Air Optimiin. Joustava kelluva aurinkojärjestelmä, tämä tuote on yrityksen alkuperäisen järjestelmän, Hydrelio Classicin, kehitys, joka oli maailman ensimmäinen patentoitu ja teollistettu kelluva aurinkoratkaisu, joka ilmestyi vuonna 2010. Ratkaisu kestää voimakkaita tuuliolosuhteita jopa 210 km/t tai 130 mailia tunnissa, mikä vastaa dynaamista painetta 1625 pascalia. Sen UV‑stabiloitu teknologia kestää jopa 30 vuotta. Se sopeutuu tehokkaasti rannikko- ja lähellä rannikkoa oleviin olosuhteisiin jopa 1 metrin syvyyteen, riippuen aallonpituudesta. Tuote on rakennettu parhaista materiaaleista korroosionkestävyyden ja juomavesiyhteensopivuuden varmistamiseksi.

Ciel & Terre:lla on myös tytäryhtiö nimeltä Floating Solar UK. Se on tarkoitettu toimittamaan Hydrelio-järjestelmää Yhdistyneessä kuningaskunnassa. Tähän mennessä, yrityksen itse julkaisemien lukujen mukaan, Ciel & Terre on auttanut välttämään lähes 740 000 tonnia hiilidioksidia.

#2. Kyocera Global

Toinen yritys, joka on tehnyt erinomaista työtä kohti hiilineutraalia yhteiskuntaa, on Kyocera Global. Yksi sen innovatiivisista ja uraauurtavista ratkaisuista sisältää FIT-aurinkopaneelit, jotka Kyocera‑työntekijät ovat asentaneet asuinrakennusten katoille. Näiden paneelien ylimääräinen energia, yhdessä Kyoceran ei‑FIT- ja JEPX+ -aurinkovoimaloiden tuottaman energian kanssa, syötetään Digital Grid P2P -alustaan, joka puolestaan syöttää Kyocera Yokohama Nakayama -laitokseen ei‑fossiilista sähköä.

Kyocera on testattu toimija kelluvien aurinkopaneeliratkaisujen rakentamisessa. Vuonna 2018 se aloitti Japanin suurimman 13,7 MW:n kelluvan aurinkovoimalan. Se rakennettiin vesialtaan pinnalle, jota hallinnoi Chiban prefektuurin vesilaitos teolliseen käyttöön; voimalan pinta-ala on 180 000 m² (yli 44 hehtaaria).

50 904 Kyoceran aurinkomoduulia asennettiin tuottamaan arvioitu 16 170 megawattituntia (MWh) vuodessa, mikä voisi virrata lähes 5 000 tavallista kotitaloutta. Energia myytiin TEPCO Energy Partner, Incorporated -yritykselle. Projekti alun perin käynnistettiin Chiban prefektuurin julkisen yrityksen toimesta, joka etsi yrityksiä auttamaan ympäristökuormituksen vähentämisessä.

Kun tämä voimalaitos otettiin käyttöön, Kyoceran Solar TCL -laitos oli jo rakentanut yli 60 aurinkovoimalaitosta Japanissa ja kehittänyt seitsemän kelluvaa aurinkovoimalaitosta käyttäen Japanin makean veden patoja ja vesialtaita maatalousmaiden sijaan.

Viimeisimpien saatavilla olevien tietojen mukaan, Kyocera Globalin liikevaihto oli 1 492 672 miljoonaa jeniä yhdeksän kuukauden ajalta, joka päättyi 31 December 2023.

Kelluvat aurinkopaneelit ja hiilineutraaliuden tulevaisuus

Maailmanpankin julkaisemassa raportissa, jossa tarkasteltiin kelluvien aurinkovoimaloiden toteutettavuutta Intiassa, on olemassa tiettyjä esteitä laajamittaiselle käyttöönotolle. Nämä esteet koskevat myös globaalia tilannetta. Kelluvista paneeleista tuotettu aurinkoenergia voi olla kalliimpaa kuin maassa asennetut järjestelmät. Ei ole selkeyttä kelluvan aurinkosivuston kelpoisuuskriteereistä. Laitteiden valmistuskapasiteetti, joka auttaa näiden laitosten rakentamisessa, on monissa tapauksissa rajoitettu.

Maailmanpankki totesi myös keinoja, joilla toimijat voisivat nopeuttaa ja maksimoida käyttöönoton. Se suositteli selkeiden tavoitteiden asettamista kelluvan aurinkokapasiteetin osalta, jotta maan kokonaisaurinkosähköpäämäärät saavutetaan.

Kuten kokeilu, jonka aloitimme keskustelun alussa, se neuvosi luomaan rekisterin mahdollisista kelluvan aurinkoprojektin kohteista, jotta markkinoille annetaan positiivinen signaali ja projektikehitysprosessi virtaviivaistetaan.

Lähitulevaisuudessa FPV‑johtoinen aurinkosähkön tuotannon kasvu edellyttää kelluvan aurinkolaitteiden valmistuksen edistämistä ja kannustamista standardoitujen menettelyjen ja sertifikaattien mukaisesti laadun varmistamiseksi. Koska se on vielä kehittyvä ala, investointeja instituutioihin, jotka voivat toteuttaa luotettavia toteutettavuustutkimuksia tällaisille projekteille, tarvitaan.

Klikkaa tästä saadaksesi listan kymmenestä parhaita aurinko-osakkeesta sijoitettavaksi.