Szwajcaria instaluje w Alpach pływającą elektrownię słoneczną z 1 400 pływającymi panelami dwustronnymi, która będzie w stanie wyprodukować 22 000 000 kWh.

Energia słoneczna znalazła w Szwajcarii niezwykłe zastosowanie. W zbiorniku Lac des Toules, położonym na wysokości 1810 metrów w Bourg-Saint-Pierre, od grudnia 2019 roku funkcjonuje elektrownia fotowoltaiczna pływająca, uznawana za pierwszą tego typu w środowisku alpejskim.

Projekt, opracowany przez Romande Energie przy wsparciu specjalistycznych firm, ma na celu pokazanie, że zbiorniki górskie mogą również stać się miejscami nadającymi się do wytwarzania odnawialnej energii elektrycznej.

Panele dwustronne do wykorzystania promieniowania Alp

Instalacja demonstracyjna posiada około 2.240 metrów kwadratowych powierzchni fotowoltaicznej oraz 1.400 paneli słonecznych dwustronnych rozmieszczonych na 35 pływających konstrukcjach. Jej moc zainstalowana wynosi 448 kWp.

W odróżnieniu od tradycyjnej elektrowni słonecznej, platformy te są zaprojektowane tak, aby poruszać się pionowo wraz ze zmianami poziomu zbiornika, a gdy poziom wody znacznie spada, mogą opierać się o dno.

Jednym z kluczowych elementów tego projektu jest użycie modułów fotowoltaicznych dwustronnych, które potrafią wytwarzać energię zarówno z przedniej, jak i tylnej strony. Ta technologia umożliwia wykorzystanie nie tylko bezpośredniego promieniowania słonecznego, ale także części światła odbitego od otoczenia.

Wysoko położenie przynosi ponadto określone korzyści dla produkcji fotowoltaicznej. Wyższe natężenie promieniowania ultrafioletowego, niższe temperatury oraz efekt albedo śniegu mogą poprawić wydajność modułów. Badania przeprowadzone przed uruchomieniem wskazywały nawet na produkcję o 50 % wyższą niż w porównywalnej instalacji w nizinnych obszarach.

Jednak wyniki uzyskane w pierwszych latach działania były bardziej umiarkowane. Romande Energie odnotowało średnią produkcję około 1.400 kWh na każdy zainstalowany kWp, w porównaniu do początkowo szacowanych 1.800 kWh/kWp.

Jest to poprawa o około 30 % w porównaniu z tradycyjną instalacją na równinie, ale wciąż poniżej najbardziej optymistycznych prognoz.

Głównym wyzwaniem nie jest pochwytywanie promieniowania słonecznego, lecz zapewnienie ciągłej pracy instalacji w jednym z najtrudniejszych środowisk dla infrastruktury fotowoltaicznej.

Poziom jeziora Lac des Toules może zmieniać się o około 15 metrów w trakcie rocznego cyklu funkcjonowania zbiornika. Konstrukcja pływająca musi dostosowywać się do tych zmian i w określonych okresach spoczywa na dnie. Ponadto elektrownia jest narażona na temperatury sięgające -25 ºC, intensywne opady śniegu, lód oraz wiatry o prędkości do 120 km/h.

Doswiadczenia te ujawniły również pewne ograniczenia. Nagromadzenie śniegu i płyt lodu spowodowało kilka dni nieprzydatności urządzenia i uszkodziły one około dziesięciu paneli.

Wpływ gór na nasłonecznienie i cienie pomiędzy modułami również obniżył produkcję w porównaniu z początkowymi szacunkami. W projekcie wprowadzono modyfikacje mające na celu zmniejszenie tych problemów, w tym rozwiązania przeznaczone do ograniczania tworzenia się zasp śnieżnych.

Cel Romande Energie nie ogranicza się do obecnego demonstratora. Zdobyte doświadczenie ma służyć jako podstawa dla elektrowni fotowoltaicznej pływającej o znacznie większej mocy.

Projekt rozbudowy zakłada wykorzystanie nieco ponad jednej trzeciej powierzchni jeziora Lac des Toules oraz osiągnięcie rocznej produkcji przekraczającej 22 miliony kWh, co wystarczy do zaspokojenia średniego zapotrzebowania ponad 6 200 gospodarstw domowych. Początkowe szacunki wskazywały na moc rozbudowy na poziomie około 12 MWp, w porównaniu z 448 kWp instalacji demonstracyjnej.

Znaczenie tego projektu wykracza poza granice Szwajcarii. Sztuczne zbiorniki wodne mogą stanowić alternatywę dla instalacji fotowoltaicznych, nie zajmując dużych obszarów rolniczych lub naturalnych. Ponadto, w przypadku instalacji połączonych z elektrowniami wodnymi, można wykorzystać istniejącą infrastrukturę elektryczną i drogową.

Lac des Toules ma na celu pokazanie potencjału energii słonecznej pływającej w wysokich górach, a także pomoc w przezwyciężaniu jej własnych wyzwań. Śnieg, lód, zmiany poziomu wody oraz cienie gór zmuszają do projektowania specjalnych konstrukcji i systemów mocowań.

Główna wartość tej instalacji nie polega wyłącznie na wytwarzanej przez nią energii elektrycznej. Jej zadaniem jest pokazanie, w jakim stopniu połączenie energii słonecznej fotowoltaicznej z infrastrukturą hydroelektryczną może funkcjonować w ekstremalnych warunkach alpejskich oraz dostarczenie podstaw technicznych dla przyszłych parków słonecznych pływających w górskich zbiornikach.