W 2021 roku Campbell opublikował kolejny artykuł oparty na tej samej zasadzie: gdyby Kalifornia obejmowała panelami 4000 mil swojego systemu kanałów, zaoszczędziłoby to 63 miliardy galonów wody przed parowaniem każdego roku i zapewniłoby połowę nowej mocy czystej energii, którą stan musi osiągnąć swoje cele dekarbonizacji.
Ponieważ Stany Zjednoczone mają tak wiele zbiorników wodnych – około 26 000 różnych rozmiarów, o łącznej powierzchni 25 000 mil kwadratowych wody – szczególnie skorzystałyby na szeroko zakrojonych flotowoltaikach, wynika z nowych badań. Gdyby kraj pokrył 30 procent powierzchni swojego zbiornika pływającymi panelami, mógłby wygenerować 1900 terawatogodzin energii – około jednej piątej potencjalnej globalnej sumy – jednocześnie oszczędzając 5,5 biliona galonów wody rocznie.
Chiny mogłyby zarządzać 1100 terawatogodzinami rocznie, a następnie Brazylia i Indie odpowiednio 865 i 766. Egipt mógłby rozmieścić 100 mil kwadratowych flotowoltaiki i wytworzyć 66 terawatogodzin energii elektrycznej, jednocześnie oszczędzając ponad 200 miliardów galonów wody rocznie.
Badanie wykazało ponadto, że 40 gospodarczo rozwijających się krajów – w tym Zimbabwe, Mjanma i Sudan – ma większą zdolność do wytwarzania energii z pływaków niż obecne zapotrzebowanie na energię. (Chociaż w miarę ich rozwoju zapotrzebowanie na energię będzie rosło.)
Dodatkową zaletą flotowoltaiki jest to, że wiele zbiorników jest wyposażonych w tamy hydroelektryczne, więc mają już infrastrukturę elektryczną do przesyłania energii słonecznej do miast. Te dwa źródła zasilania dobrze się uzupełniają, mówi Zhenzhong Zeng z Chińskiego Południowego Uniwersytetu Nauki i Technologii, współautor nowego artykułu. „Nieciągłość energii słonecznej jest jedną z głównych przeszkód w jej rozwoju. Energia wodna, która zwykle jest kontrolowana, może nadrobić braki w nocy, kiedy energia słoneczna nie działa” – mówi Zeng. „Co więcej, można ją łączyć z energią wiatrową, która zwykle dobrze uzupełnia energię słoneczną”.
Oszczędność wody będzie jeszcze ważniejsza, ponieważ zmiany klimatu przyspieszają susze, takie jak ta historyczna, która dotknęła zachodnie stany. Ale nawet jeśli poziom wody w zbiorniku znacznie spadnie, a wytwarzanie energii wodnej zacznie spadać, floatovoltaics nadal będzie generować energię elektryczną. (Jednak bardziej odległe zbiorniki bez systemów hydroelektrycznych musiałyby podłączyć swoje panele słoneczne do większej sieci, co zwiększyłoby koszty).
Floatovoltaics może również ładnie łączyć się z mikrosieciami, mówi Sika Gadzanku, badacz technologii energetycznej i polityki w National Renewable Energy Laboratory. Są one oddzielone od większej sieci i wykorzystują energię słoneczną do ładowania akumulatorów, które mogą na przykład zasilać budynki w nocy. „Gdybyś miał ogromny staw na odludziu, wdrożenie flotowoltaiki mogłoby wyglądać podobnie do zastosowania projektu słonecznego i baterii na innym odległym obszarze” – mówi Gadzanku, który nie był zaangażowany w nowy artykuł, ale rówieśnik- zrecenzowałem to.
I może to przynieść korzyści małym społecznościom na inne sposoby, mówi Gadzanku: Zainstalowanie pływającego systemu na lokalnym stawie może zaoszczędzić wodę i może być tańsze niż próba podłączenia odległego obszaru do większej sieci. „Rozbudowa sieci jest bardzo kosztowna” – mówi.
Umieszczenie paneli nad kanałami lub zbiornikami wodnymi pozwoliłoby wykorzystać przestrzeń, która została już zmodyfikowana przez ludzi i nie wymagałoby oczyszczenia dodatkowego terenu pod ogromne farmy fotowoltaiczne. (Floatovoltaics można również stosować na zanieczyszczonych zbiornikach wodnych, takich jak stawy przemysłowe.) „Płoneczny zajmuje około 70 razy więcej terenu niż elektrownia gazowa, przy takiej samej wydajności”, mówi inżynier ds. Środowiska Brandi McKuin z University of California , Merced, który wraz z Campbellem był współautorem artykułu o kanale, ale nie był zaangażowany w tę nową pracę. „Jeśli mamy osiągnąć te ambitne cele klimatyczne, jednocześnie chroniąc różnorodność biologiczną, naprawdę musimy przyjrzeć się rozwiązaniom wykorzystującym środowisko zabudowane”.
W ostatnich latach flotowoltaika przeszła od projektów na mniejszą skalę do rozległych farm fotowoltaicznych, takich jak zbiornik wodny Tengeh w Singapurze, gdzie panele zajmują powierzchnię równą 45 boisk piłkarskich. W miarę powiększania się systemów „naprawdę potrzebujemy dodatkowych badań nad potencjalnymi skutkami, myśląc o tych ekosystemach wodnych” – mówi Gadzanku. Na przykład cień może uniemożliwić wzrost roślin wodnych lub panele mogą powodować problemy dla lokalnego ptactwa wodnego i ptaków migrujących, które polegają na zbiornikach jako przystankach. Przydatne może być na przykład określenie, czy istnieje optymalny odstęp między panelami, aby umożliwić gatunkom swobodne poruszanie się po wodzie.
Chociaż same te projekty nie będą w stanie zapewnić całych metropoliom soku, pomogą zdywersyfikować wytwarzanie energii, zwiększając odporność sieci w miarę nabierania tempa przez rewolucję w zakresie odnawialnych źródeł energii. „Energia jest tak dużym problemem, że nie będziemy mieli jednego złotego środka” — mówi Campbell. „Potrzebujemy pływających fotowoltaiki i około stu innych rzeczy, aby zaspokoić nasze potrzeby energetyczne”.
