Är flytande solpaneler en hållbar väg mot avkarbonisering?

Avkarbonisering – som namnet antyder – syftar till att minska eller eliminera koldioxidutsläpp i atmosfären. Målet, i breda termer, är att övergå till användning av lågkoldioxidenergikällor. 

Vid det här laget vet vi alla varför vi måste minska eller ta bort koldioxid från atmosfären. För nästan ett decennium sedan hade världen nått Parisavtalet, som förespråkade att begränsa den globala uppvärmningen till väl under 2 grader Celsius över förindustriella nivåer och att genomföra seriösa initiativ för att begränsa den till 1,5 grader Celsius genom att sträva efter netto‑nollutsläpp, bland annat till år 2050. 

Avkarbonisering är en så nödvändig och brådskande uppgift för världens framtid att regeringar, företag och samhällen i stort är angelägna om att hitta sätt att påskynda den. Det kräver dock radikalt olika energisystem som stöds av alternativa energikällor baserade på grön el och gröna molekyler. En ny forskningsstudie har föreslagit möjligheten att utnyttja flytande solpaneler som en väg till avkarbonisering. Men är dessa paneler hållbara? Låt oss ta en titt. 

Global potential för att distribuera lågkoldioxid flytande solpaneler

Ett team av forskare från Bangor och Lancaster Universities samt UK Centre for Ecology and Hydrology genomförde en studie för att beräkna den mängd energi som skulle kunna genereras och levereras genom att distribuera flytande solpaneler. Specifikt beräknade forskarna den dagliga elproduktionen för flytande fotovoltaik på cirka 68 000 sjöar och dammar världen över. 

För att anses vara den mest lämpliga platsen för installation av solteknik måste en plats ligga högst 10 km från ett befolkningscentrum och inte ligga i ett skyddat område. Dessutom bör sjöar och dammar inte vara torra eller frusna mer än sex månader per år. Endast 10 % av ytan på dessa sjöar och dammar beaktades i beräkningen.

Med hänsyn till alla dessa faktorer och beroende på altitud, latitud och årstid, var den potentiella årliga elproduktionen från FPV på dessa sjöar 1302 terawattimmar (TWh), ungefär fyra gånger den totala årliga elförbrukningen i Storbritannien.

Resultaten fick forskarna att gräva djupare och undersöka de globala möjligheterna med denna metod. Länder för sig kunde fem nationer tillgodose hela sin elbehov från FPV. Dessa fem inkluderade Papua Nya Guinea, Etiopien och Rwanda. Länder som Bolivia och Tonga kunde å andra sidan möta så mycket som 87 % respektive 92 % av sitt behov med sådana medel. 

Flera andra länder, från Afrika, Karibien, Sydamerika och Centralasien, kunde tillgodose mellan 40 och 70 % av sin årliga elförbrukning genom att distribuera FPV. Även utvecklade länder som Finland och Danmark kunde dra 17 % respektive 7 % av sin årliga efterfrågan från sådana källor. 

FPV kan också minska vattenbrist genom att generera avkarboniserad el. Hur? I nästa avsnitt kommer vi kort att undersöka lösningen.

Klicka här för att lära dig hur solenergi kan erbjuda mer än bara ren energi.

Hur FPV kan minska vattenbrist

Rakt på sak kan FPV minska vattenbrist genom att minska vattenförlust via avdunstning. Många vetenskapliga studier bekräftar påståendet att FPV‑system kan vara en av de mest effektiva strategierna för att motverka vattenbrist genom att reducera avdunstningsförluster från globala reservoarer och sjöar. FPV:s sätt att minska avdunstning är tvådelat. 

Först erbjuder FPV skuggning och minskar vattnets yttemperatur. Sådan skuggning hjälper till att dämpa tryckgradienten för vattenånga vid luft‑vatten‑gränsen, vilket är en av de centrala drivkrafterna för latent värmeflöde och avdunstning. 

Förutom sina skuggningseffekter fungerar FPV också som vindskydd. Vindhastigheter korrelerar direkt med avdunstningshastigheter, och dämpad vind fungerar som en mildrande faktor. När man talar om fördelarna med FPV, hade Dr. Lastyn Woolway, huvudförfattare till artikeln från Bangor University, följande att säga:

”Även med de kriterier vi satte för att skapa ett realistiskt scenario för FPV‑distribution finns det fördelar över hela linjen, främst i låginkomstländer med hög solinstrålning, men även i norra europeiska länder. De kriterier vi valde baserades på uppenbara undantag, såsom sjöar i skyddade områden, men också på vad som kan minska kostnaderna och riskerna vid implementering.”

Det är en hållbar väg mot avkarbonisering som medför ytterligare fördelar. Dock kan många andra strategier hjälpa stora industrisektorer – ofta förknippade med användning av fossila bränslen och koldioxidutsläpp – att effektivt avkarboniseras. I de kommande avsnitten diskuterar vi några sådana industrier och undersöker deras möjliga avkarboniseringsvägar.

Kemikalier

Användningen av prediktiv analys, avancerad visualisering och AI‑drivna energihanteringsverktyg kan hjälpa kemikalieindustrin att förbättra sin resurs- och energieffektivitet. Den kan i ökande grad använda hållbart avfall eller bio‑baserade råvaror, såsom växt- eller djurfetter, socker, lignin, hemicellulosa, stärkelse, majs eller socker. En annan potentiell väg för denna industri att positivt bidra till avkarboniseringsmålen kan vara att undvika produktion av jungfruliga material såsom polymerer, gummi, batterier, förpackningsmaterial, lösningsmedel, värmeöverföringsvätskor och smörjmedel.

Olja och gas

Olja‑ och gasföretag måste vidta drastiska åtgärder för att framgångsrikt avkarbonisera. Vissa företag har redan byggt upp sina förnybara energikapaciteter, medan andra förvärvar företag i närliggande sektorer, såsom solinstallatörer eller laddstationer för elfordon (EV), för att utöka sin portfölj av låga till inga utsläpp.

Dessutom finns möjligheten att omvandla koldioxid till en råvara. Att använda koldioxid som insats kan potentiellt skapa marknader värda miljarder dollar. Till exempel använder företag som C2CNT smält elektrolys för att direkt omvandla koldioxid till kolnanorör, som är starkare än stål och mycket ledande.

Energiförsörjning och förnybar energi

Denna sektor har proaktivt arbetat med avkarbonisering under en lång tid. Det finns dock utrymme för förbättring. Branschaktörerna måste förespråka en mer gynnsam, förenklad och effektiv regleringsmiljö. 

För att göra sina verksamheter sömlösa, välkoordinerade och optimerade måste företag i rätt tid övergå till digitala verktyg som möjliggör en slank organisationsstruktur. Det finns också ett större behov av att upptäcka nya tillväxtstrategier. 

Gruvdrift och metall

I den gruvsektorn investerar företag i förnybara energiprojekt för att kompensera sina utsläpp. Till exempel har BHP tecknat ett avtal om att utveckla nya sol‑ och vindkraftverk i delstaten Queensland i Australien för att möjliggöra att deras kolverksamhet i regionen drivs av solenergi och minska deras indirekta utsläpp i landet med 20 % över fem år. Gruvföretag har hittills varit väl positionerade för att hålla sina operativa utsläpp under kontroll. Det är dock värdekedjeutsläppen som de behöver vara mer uppmärksamma på och proaktiva kring.

Medan industrisegment och regeringar kontinuerligt utvärderar sin miljöpåverkan, särskilt när det gäller att lämna koldioxidavtryck, kommer enskilda företag med innovativa lösningar. I de kommande avsnitten kommer vi att titta på ett par sådana företag. 

#1. Ciel & Terre International

Grundat 2006 som specialist på integration av fotovoltaiska system, Ciel & Terre International har utvecklat storskaliga flytande PV‑anläggningar sedan 2011. Företaget har installerat flytande PV över hela världen, inklusive Ondani Ike, Japan, Changbin 3 och 4, Taiwan, Tata Steel (TATASTEEL.BO ) Jamshedpur, Indien, Montpezat, Frankrike, Canoe Brook, USA, och många fler. 

Företaget har mer än tio års test‑ och fält erfarenhet samt över 30 år av produktion av flytande solenergi med sina kraftverk. Dess arbete omfattar 280 flytande solprojekt världen över. 

Även om vi inte kommer att diskutera hela företagets omfattning i detalj, kommer vi att gå in på en av deras flaggskeppsprodukter, Hydrelio Air Optim. Ett flexibelt flytande solsystem, denna produkt är en vidareutveckling av företagets ursprungliga system, Hydrelio Classic, den allra första patenterade och industrialiserade flytande sollösningen som lanserades globalt 2010. Lösningen kan motstå starka vindförhållanden upp till 210 km/timme eller 130 miles per timme, motsvarande ett dynamiskt tryck på 1625 pascal. Dess UV‑stabiliserade teknik har en hållbarhet på upp till 30 år. Den kan effektivt anpassa sig till kustnära och närkustförhållanden upp till 1 meter, beroende på våglängd. Produkten är byggd med de finaste materialen för att säkerställa korrosionsbeständighet och dricksvattenkompatibilitet. 

Ciel & Terre har också ett dotterbolag som heter Floating Solar UK. Det är avsett att leverera Hydrelio‑systemet i Storbritannien. Till dags dato, enligt siffror som företaget själva publicerat, har Ciel & Terre hjälpt till att undvika nästan 740 000 ton koldioxid.

#2. Kyocera Global

Ett annat företag som har gjort enastående arbete för att bygga ett avkarboniserat samhälle är Kyocera Global. En av deras innovativa och banbrytande lösningar inkluderar FIT‑solpaneler som Kyocera‑anställda har installerat på sina bostadstak. Överskottsenergin som genereras från dessa paneler, tillsammans med den som genereras från Kyoceras icke‑FIT och JEPX+ solkraftverk, går in i Digital Grid P2P‑plattformen, som sedan levererar icke‑fossil el till Kyocera Yokohama Nakayama‑anläggningen. 

Kyocera har varit en beprövad aktör i att bygga flytande solpanelslösningar. År 2018 startade de Japans största 13,7 MW flytande solkraftverk. Byggt över ytan av en reservoar som förvaltas av Vattenverkbyrån i Chiba prefektur för industriellt bruk, har detta kraftverk en yta på 180 000 m² (över 44 acres). 

50 904 Kyocera solmoduler installerades för att generera en uppskattad 16 170 megawattimmar (MWh) per år, vilket skulle kunna förse nära 5 000 typiska hushåll. Energien såldes till TEPCO Energy Partner, Incorporated. Projektet initierades ursprungligen av den offentliga företagsbyrån i Chiba prefektur, som sökte företag för att hjälpa till att minska dess miljöbelastning.

När detta kraftverk togs i drift hade Kyocera Solar TCL‑anläggningen redan byggt över 60 solkraftverk över hela Japan och utvecklat sju flytande solkraftverk som använder Japans sötvattendammar och reservoarer istället för jordbruksmark. 

Enligt de senaste tillgängliga uppgifterna, var Kyocera Globals försäljningsintäkter 1 492 672 miljon yen för de nio månader som avslutades den 31 december 2023. 

Flytande solpaneler och framtiden för avkarbonisering

Enligt en rapport publicerad av Världsbanken som granskade lämpligheten att bygga flytande solkraftverk i Indien, finns vissa hinder för storskalig implementering. Dessa hinder gäller även för ett globalt scenario. Att generera solenergi från flytande paneler kan vara dyrare än markbaserade installationer. Det saknas klarhet kring behörighetskriterier för en flytande solplats. Tillverkningskapaciteten för utrustning som behövs för att bygga dessa anläggningar är i många fall begränsad. 

Världsbanken noterade också sätt på vilka leverantörer kan påskynda och maximera antagandet. Den förespråkade att fastställa tydliga mål för flytande solkapacitet för att fastställa landets övergripande solenergimål. 

Precis som experimentet vi inledde vår diskussion med, föreslog den att skapa ett register över potentiella platser för flytande solprojekt för att ge en positiv signal till marknaden och effektivisera projektutvecklingsprocessen. 

På kort sikt kommer tillväxten i FPV‑driven solkraftproduktion att kräva främjande och uppmuntran av tillverkning av flytande solutrustning enligt standardiserade procedurer och certifieringar för att säkerställa kvalitet. Eftersom det fortfarande är ett framväxande område, kommer investeringar i institutioner som kan genomföra pålitliga genomförbarhetsstudier för sådana projekt att behövas.

Klicka här för listan över de tio bästa solaktierna att investera i.