Η εγκατάσταση επιπλεόντων φωτοβολταϊκών πανέλων σε υδάτινα συστήματα

Πρόσφατα δόθηκε στη δημοσιότητα το σχέδιο διαβούλευσης για την εγκατάσταση επιπλεόντων φωτοβολταϊκών (Φ/Β) σε υδάτινα συστήματα της χώρας και υπήρξαν αρκετές αντιδράσεις για τη τεχνολογία αυτή η οποία είναι νέα στην Ελλάδα. Σκοπός του σύντομου κειμένου που ακολουθεί είναι η παρουσίαση ορισμένων πτυχών της τεχνολογίας των επιπλεόντων Φ/Β που θα μπορούσε να βοηθήσει στη καλύτερη κατανόηση των προβλημάτων που είναι πιθανόν να ανακύψουν.

Στα πλαίσια της πράσινης ενεργειακής μετάβασης της χώρας με ορίζοντα το 2050 το Εθνικό σχέδιο για την Ενέργεια και το Κλίμα (ΕΣΕΚ-2023) προβλέπει ότι το ποσοστό της ηλεκτρικής ενέργειας που θα παράγεται στη χώρα το 2050 με Φ/Β συστήματα θα είναι πολύ σημαντικό (προβλεπόμενη ισχύς Φ/Β συστημάτων 40.3 GW σε σχέση με τη προβλεπόμενη ισχύ 75.5 GW όλων των ΑΠΕ). Τα Φ/Β συστήματα μπορούν να εγκατασταθούν: 

Α) σε στέγες κτιρίων,

Β) στην επιφάνεια υδάτινων συστημάτων,

Γ) σε ακαλλιέργητες εκτάσεις, και 

Δ) σε καλλιεργούμενες εκτάσεις. 

Η εγκατάσταση επιπλεόντων Φ/Β πανέλων σε υδάτινα συστήματα περιλαμβάνει την εγκατάσταση τους στη θάλασσα, σε λίμνες, σε υδάτινους ταμιευτήρες όπου το νερό χρησιμοποιείται για άρδευση η/και ύδρευση, σε φράγματα υδροηλεκτρικών σταθμών και σε υδάτινους ταμιευτήρες συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας με αντλησιοταμίευση.

Η εγκατάσταση επιπλεόντων Φ/Β σε υδάτινα συστήματα αποτελεί μία εναλλακτική λύση της εγκατάστασης τους στο έδαφος και αποτελεί μία ελκυστική λύση για πυκνοδομημένες χώρες (όπως η Κίνα, Ιαπωνία, Ν. Κορέα κ.α.) ή χώρες με έλλειψη εδαφών (όπως η Ολλανδία). Δεδομένου ότι η μερική κάλυψη της επιφανείας υδάτινων συστημάτων με επιπλέοντα Φ/β έχει σαν αποτέλεσμα τη μείωση της εξάτμισης του νερού η τεχνολογία αυτή αποτελεί μία ελκυστική λύση για χώρες με έλλειψη υδάτινων πόρων (όπως οι χώρες της Μέσης Ανατολής και της βόρειας Αφρικής, κ.α.). 

Πίνακας 1. Ισχύς εγκατεστημένων επιπλεόντων Φ/Β παγκοσμίως (2021)

Η ηγετική θέση της Κίνας στη παγκόσμια αγορά Φ/Β συστημάτων και η έλλειψη γης στη χώρα αυτή εξηγεί την πρωτοκαθεδρία της σήμερα στα επιπλέοντα Φ/Β. Λαμβάνοντας υπ’ όψη ότι η τεχνολογία των επιπλεόντων Φ/Β έχει αναπτυχθεί κυρίως τα τελευταία πέντε χρόνια δεν υπάρχουν δεδομένα πολλών ετών που αφορούν τις επιπτώσεις τους στη ποιότητα του νερού και στους ζώντες οργανισμούς των υδάτινων συστημάτων στα οποία εγκαθίστανται. Για λόγους ασφαλείας και αξιολογώντας τα δεδομένα από ήδη υπάρχουσες εγκαταστάσεις επιπλεόντων Φ/Β έχει γίνει σήμερα αποδεκτό ότι η εγκατάσταση τους  στην επιφάνεια υδάτινων συστημάτων καλύπτοντας λιγότερο από το 10% της συνολικής επιφανείας τους δεν επηρεάζει τη ποιότητα των υδάτινων πόρων και την έμβια ζωή που υπάρχει σε αυτούς. 

Θα μπορούσε να λεχθεί ότι τα πλεονεκτήματα των επιπλεόντων Φ/Β συστημάτων είναι:

1. Μείωση της χρήσης γεωργικών εκτάσεων για εγκατάσταση Φ/Β συστημάτων ούτως ώστε αυτές μπορούν να αξιοποιηθούν σε διαφορετικές χρήσεις,
2. Μείωση της εξάτμισης νερού από υδάτινα συστήματα στα οποία εγκαθίστανται,
3. Αύξηση της παραγόμενης ενέργειας από τα επιπλέοντα Φ/Β συγκριτικά με τα ίδια Φ/Β εγκατεστημένα επί του εδάφους λόγω της χαμηλότερης θερμοκρασίας των ηλιακών πανέλων που ψύχονται από το νερό που βρίσκεται πλησίον τους,
4. Μείωση της ανάπτυξης φυκιών στον υδάτινων αποδέκτη λόγω της μειωμένης πρόσπτωσης ηλιακής ακτινοβολίας,
5. Δυνατότητα συμπαραγωγής πράσινης ηλεκτρικής ενέργειας από την ηλιακή και την υδροδυναμική ενέργεια εφόσον τα επιπλέοντα Φ/Β εγκατασταθούν σε ταμιευτήρα υδροηλεκτρικού εργοστασίου. Στη περίπτωση αυτή το υδροηλεκτρικό εργοστάσιο μετατρέπεται σε υβριδική μονάδα ηλεκτροπαραγωγής ενώ υπάρχει ήδη η σύνδεση της παραγόμενης φωτοβολταϊκής ενέργειας στο δίκτυο,
6. Δυνατότητα παραγωγής επιπλέον υδροηλεκτρικής ενέργειας εφόσον τα επιπλέοντα Φ/Β εγκατασταθούν σε ταμιευτήρα υδροηλεκτρικού εργοστασίου καθώς μειώνεται η εξάτμιση του νερού και το νερό που δεν εξατμίσθηκε μπορεί να παράξει επιπλέον υδροηλεκτρική ενέργεια,
7. Δυνατότητα παραγωγής ηλιακής ηλεκτρικής ενέργειας από συστήματα αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας με τη τεχνολογία της αντλησιοταμίευσης οπότε το σύστημα αποθήκευσης μετατρέπεται σε υβριδικό σύστημα παραγωγής και αποθήκευσης ενέργειας.

Τα μειονεκτήματα των επιπλεόντων Φ/Β είναι:

1. Υψηλότερο κόστος εγκατάστασης επιπλεόντων Φ/Β σε σχέση με την εγκατάσταση τους στο έδαφος,
2. Οι επιπτώσεις τους στη ποιότητα του νερού και στους έμβιους οργανισμούς του υδάτινου ταμιευτήρα δεν είναι πλήρως κατανοητές σήμερα, και
3. Δυσμενής επίπτωση της υγρασίας (και της αλατότητας των θαλάσσιων υδάτων) στα Φ/Β πανέλα.

Λαμβάνοντας υπ’ όψη ότι η εγκατάσταση Φ/Β συστημάτων επί του εδάφους περιορίζει τη χρήση του για παραγωγή τροφίμων, παραγωγή ζωοτροφών, για οικιστικές χρήσεις αλλά και τη προστασία περιοχών ιδιαιτέρου φυσικού και οικολογικού ενδιαφέροντας θα μπορούσε να λεχθεί ότι η, υπό προϋποθέσεις,  εγκατάσταση επιπλεόντων Φ/Β σε υδάτινα συστήματα – όπως και σε στέγες κτιρίων – αποτελεί μία ρεαλιστική εναλλακτική λύση για την επίτευξη των στόχων της χώρας όσον αφορά τη πράσινη ενεργειακή μετάβαση το 2050. Υπολογίζεται ότι η εγκατάσταση επιπλεόντων Φ/Β συστημάτων στο 10% της επιφανείας των ταμιευτήρων των 24 υδροηλεκτρικών εργοστασίων της ΔΕΗ που βρίσκονται σε λειτουργία (όπως αναφέρονται σε έκθεση της το 2013) θα έχει ονομαστική ισχύ περίπου 3.86 GW_p που αντιστοιχεί περίπου στο 10% της προβλεπόμενης εγκατεστημένης ισχύος των Φ/Β στην Ελλάδα το 2050 (ΕΣΕΚ-2023).

Λαμβάνοντας υπ’ όψη τα προαναφερθέντα θα μπορούσε να λεχθεί ότι:

Α) Η εγκατάσταση επιπλεόντων Φ/Β είναι μία εναλλακτική τεχνολογία της εγκατάστασης τους στο έδαφος και στις στέγες κτιρίων η οποία αναπτύσσεται ταχύτατα διεθνώς τα τελευταία χρόνια. Η απόφαση για την εγκατάσταση επιπλεόντων Φ/Β σε υδάτινους ταμιευτήρες θα πρέπει να γίνεται μετά από την συν-αξιολόγηση των θετικών και αρνητικών τους επιπτώσεων,

Β) Η τεχνολογία αυτή θα μπορούσε να συμβάλει στην επίτευξη των στόχων της χώρας σχετικά με τη πράσινη ενεργειακή μετάβαση το 2050,

Γ) Η εγκατάσταση  επιπλεόντων Φ/Β στη θάλασσα δεν θα πρέπει να έρχεται σε αντίθεση με άλλες χρήσεις της όπως για αναψυχή,

Δ) Η εγκατάσταση επιπλεόντων Φ/Β σε λίμνες θα πρέπει να γίνεται μετά από προσεκτική αξιολόγηση των περιβαλλοντικών τους επιπτώσεων,

Ε) Η εγκατάσταση τους σε ταμιευτήρες υπαρχόντων υδροηλεκτρικών σταθμών ή/και ταμιευτήρων συστημάτων αντλησιοταμίευσης αποτελεί μία ελκυστική λύση,

ΣΤ) Οι τοπικές κοινωνίες στις οποίες εγκαθίστανται επιπλέοντα Φ/Β συστήματα θα πρέπει να έχουν αντισταθμιστικά οφέλη χωρίς να υποβαθμίζονται οι φυσικοί (και πλουτοπαραγωγικοί) τους πόροι.

* Ο Γιάννης Βουρδουμπάς είναι Χημικός Mηχανικός Ε.Μ.Π., M.Sc., Ph.D.