Asuánská přehradní nádrž je jednou z největších vodních nádrží na světě. A trpí vysokou mírou odpařování vody v důsledku velmi horkého a suchého klimatu v regionu. Plovoucí fotovoltaické instalace mohou být nápravou a zároveň nabízejí dobrou shodu pro výrobu vodní energie.
Mezinárodní výzkumný tým analyzoval účinky instalace plovoucí fotovoltaiky (FPV) na egyptské přehradě Asuán (AHDR). Pomocí numerické analýzy zohlednili možnou výrobu energie FPV elektrárny, kromě poskytnutého snížení odpařování.
,,Tato studie zkoumá výhody systému FPV během 12 let, od roku 2005 do roku 2016, na AHDR,“ uvedli. ,,Zkoumáme také různé scénáře pro doplnění vodní elektrárny Asuánské přehrady (AHD) o FPV. Ale i využití další vody pro správu nádrží nebo zavlažování.“
AHD se postavila v 60. letech 20. století a dodávala roční výrobu vodní energie 10 000 GWh. Ve skutečnosti přehrada také vytvořila AHDR, jednu z největších umělých nádrží na světě. Celá nádrž se táhne v délce asi 500 km podél řeky Nil. Z toho 330 km je v Egyptě, kde se nazývá Násirovo jezero, a 170 km v Súdánu, kde se jmenuje Núbijské jezero. Jeho celková plocha je 6 000 km2 a má skladovací kapacitu 169 miliard metrů krychlových (BCM). Míra odpařování je však vysoká kvůli velmi horkému a suchému klimatu regionu.
Pro své zkoumání vědci předpokládali, že postaví FPV závod na nádrži s panelovým pokrytím 0 %, 10 %, 45 % a 90 % jezera. „Podle Mezinárodní energetické agentury (2020) je roční spotřeba elektřiny afrického kontinentu 715,6 TWh. K pokrytí FPV na AHDR by stačilo 45 % obsazení FPV,“ zdůraznili.
Vysoká míra odpařování vody egyptské přehrady
K modelování instalací použili akademici hydrodynamický General Lake Model, vertikální 1D model, který představuje hydrodynamické procesy stojatých vodních útvarů. Předpokládali úhly náklonu buď 12 stupňů nebo 30 stupňů, s použitím modulů LONGi LR4, se vzdáleností řádků 1,44 m. V případě 90 % pokrytí FPV byl vypočtený instalovaný výkon 735 GW.
„Abychom odhadli příspěvek systému FPV na AHDR k dodávkám energie Egypta, vypočítali jsme elektrický výnos pomocí simulačního softwaru Zenit,“ vysvětlila skupina. ,,Simulace se hodnotily z hlediska elektrického výnosu elektrárny a poměru výkonu.“
Výsledky simulace ukázaly, že v případě 0 % pokrytí panelem, což je dnešní situace, se kumulativní roční ztráta vody do odpařování pohybovala od 10,65 do 13,17 BCM. Celková ztráta odpařováním v letech 2005–2016 se pohybovala na 141,6 BCM, průměrná roční ztráta se vypočítala na 11,8 BCM a průměrná rychlost odpařování za den se naměřila na 6,5 mm.
Pokud by bylo 10 % jezera pokryto FPV, bylo by za 12 let ušetřeno celkem 7,2 BCM. Zatímco kdyby bylo pokryto 45 %, bylo by ušetřeno 33,7 BCM. „Maximální kumulativní úspora vody při 90 % obsazenosti FPV během 12 letého období studie dosáhla 70,4 BCM. Což představuje roční úsporu vody 5,9 BCM a snížení ztráty odpařováním o 49,7 %,“ dodala výzkumná skupina.
Analýza třech scénářů využití ušetřené vody
Kromě toho akademici zjistili, že při 90 % pokrytí a úhlu náklonu 30 stupňů by maximální roční výnos systému FPV byl 1 431 TWh s poměrem výkonu 78,7 %. To by mírně vzrostlo na 1 459 TWh a výkonový poměr 80,8 % v případě úhlu náklonu 12 stupňů.
Po těchto výpočtech skupina analyzovala tři scénáře pro použití vody ušetřené z odpařování. V prvním scénáři by byla použita k výrobě dodatečné vodní energie ve stávající elektrárně; ve druhém se předpokládalo, že bude pomáhat při plnění jezer Toshka; a v posledním scénáři byla dodatečná voda použita čerpací stanicí Mubarak k zavlažování polí v New Valley, oblasti, která se rozprostírá mezi jezery Toshka a AHDR.
„Nepřetržitý odběr vody pro zavlažování během pokrytí FPV se považoval za nejpříznivější. V závislosti na obsazenosti FPV se může ročně dodávat 7,35 až 8,07 BCM zavlažovací vody. Přičemž do jezer Toshka se vylilo maximálně 16 BCM,“ uzavřeli výzkumníci.
Analýza se prezentovala ve studii „Snížení odpařování a potenciál generování energie pomocí plovoucích fotovoltaických elektráren na Asuánské přehradní nádrži“. Ta se publikovala v časopise Hydrological Sciences Journal. Výzkumnou skupinu vytvořili vědci z německého Fraunhoferova institutu pro solární energetické systémy (ISE) a univerzity ve Freiburgu a také z univerzity ve Wisconsinu-Madison ve Spojených státech.
Zdroj: pv-magazine, TowPoint
