Vad händer
Kontext
Flytande solenergi har hittills mest testats i varma och tempererade länder. Kyla skapar problem som is, snölaster och andra termiska förhållanden som normalt inte finns med i beräkningarna. Forskargruppen ville därför se om tekniken går att använda även i kalla klimat.
Anläggningen på 7 kilowatt byggdes på en konstgjord damm i Ontario och bestod av 40 halvflexibla solpaneler. Istället för traditionella plastpontoner limmades panelerna direkt på skivor av slutcellig polyeten, ett billigt och beständigt skumgummimaterial. Det gjorde att panelerna flöt cirka en centimeter över vattenytan.
Det största hindret i kallt klimat är isbildning. Lösningen blev luftbubblare under panelerna, som drar upp varmare vatten från djupet och håller ytan öppen. Systemet höll dammen isfri under hela vintersäsongen, och energiåtgången för det var mycket liten:
- Med styrda pumpar gick bara 0,02 procent av årets elproduktion åt till att hålla isen borta.
- Om pumparna istället gick kontinuerligt hela vintern steg andelen till drygt 11 procent.
- I det mest energikrävande scenariot, där bubblare täckte hela panelytan, användes som mest 14,5 procent av elproduktionen.
Trots isbekämpningen gav skumgummisystemet upp till 2,7 procent mer elektricitet per år än andra flytande solenergimodeller, motsvarande cirka 7,7 miljoner wattimmar under ett år. Forskarna menar att kylan under vintern delvis kompenseras av att systemet är utformat för att fungera bra tillsammans med vattnet, och att äldre beräkningsmodeller för flytande solenergi underskattar vintertemperaturer eftersom de inte tar hänsyn till kontakten mellan panel och vatten.
Anläggningen täckte bara 3 procent av dammens yta, men minskade ändå avdunstningen därifrån med motsvarande andel. Räknat upp i skala skulle en täckning på 50 procent av en damm kunna spara omkring 927 kubikmeter vatten per år, tillräckligt för att bevattna en åkeryta nästan lika stor som själva solenergianläggningen.
Ekonomiskt var systemet lönsamt när elpriset var högt, jämförbart med det pris dieselgenerering ofta har i avlägsna samhällen i Kanada. Vid ett sådant pris blev investeringen lönsam efter drygt fyra år. Vid ett måttligt elpris tog det istället cirka sju och ett halvt år, och vid lågt elpris gick investeringen inte ihop under systemets livslängd. Kostnaden för själva isbekämpningssystemet var liten, mindre än en tjugondel av totalkostnaden, eftersom skumgummiflottörerna är billiga jämfört med traditionella pontonsystem.
Vad har det för betydelse
Flytande solenergi har hittills setts som en lösning framför allt för varma länder, där tekniken kyler panelerna och sparar mark. Resultaten visar att liknande anläggningar kan fungera även i kalla länder med långa vintrar, som Sverige, utan att isen blir ett olösligt problem eller att energiåtgången för avisning äter upp fördelarna. Det öppnar för att flytande solenergi kan bli ett alternativ även på sjöar, dammar och magasin i nordliga regioner, där mark annars är en bristvara för storskalig solenergiutbyggnad.
Källor
- Clean Technica: Floating Solar PV on Foam with Air Bubblers
- PV Magazine: Foam-based floating PV system for cold climates
- Applied Energy: Design and thermal-energy performance analysis of foam-based floating photovoltaic systems in a cold climate: experimental results from a 7 kW floatovoltaics in Canada