Με μεγάλη καθυστέρηση προχωρούν οι ευρωπαϊκές επενδύσεις για την ανάπτυξη υπεράκτιων φωτοβολταϊκών συστημάτων. Και αυτό γιατί οι εν λόγω επενδύσεις έχουν πενταπλάσιο κόστος σε σχέση με την ανάπτυξη χερσαίων φωτοβολταϊκών.
Το εγχείρημα του επικεφαλής της νεοσύστατης Ocean of Energy, Allard van Hoeken, θεωρούνταν επί μακρόν τεχνικά αδύνατο και ασύμφορο. Ο μηχανικός θέλει να εγκαταστήσει πλωτά φωτοβολταϊκά στη Βόρεια Θάλασσα – κάτω από αντίξοες συνθήκες, με κύματα ύψους πολλών μέτρων, ισχυρούς ανέμους και αλμυρό νερό. Υπήρξαν βέβαια αναποδιές, ρωγμές στα φωτοβολταϊκά, ζημιές στα καλώδια αγκύρωσης, λέει ο van Hoeken. Ωστόσο, η Oceans of Energy έχει πλέον βγει από την πιλοτική φάση.
Το 2016, ο Ολλανδός μηχανικός ξεκίνησε την Oceans of Energy, η οποία εδρεύει στο Sassenheim μεταξύ Άμστερνταμ και Χάγης. Η Oceans of Energy ήταν η πρώτη εταιρεία στον κόσμο που έφερε υπεράκτια φωτοβολταϊκά, σημειώνει η εταιρεία. Τέτοια συστήματα υπάρχουν ήδη σε άλλα ύδατα: σε λίμνες, σε γλυκά νερά και περιστασιακά στις Μαλδίβες, όπου τα πάνελ είναι συγκριτικά καλά προστατευμένα. Αλλά στη Βόρεια Θάλασσα; Αυτό ήταν κάτι πρωτόγνωρο, λέει ο van Hoeken.
Η Oceans of Energy δοκιμάζει υπεράκτια ηλιακή ενέργεια στη Βόρεια Θάλασσα
Πλωτά σώματα συγκρατούν μια πλατφόρμα με φωτοβολταϊκά ακριβώς πάνω από την επιφάνεια του νερού – η κατασκευή είναι σταθερά αγκυροβολημένη στον πυθμένα της θάλασσας μέσω σχοινιών, σημειώνει η Handelsblatt. Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρεται στο δίκτυο στην ξηρά μέσω υποθαλάσσιων καλωδίων.
Το 2020, η Oceans of Energy δοκίμασε για πρώτη φορά τα προϊόντα της στην ανοικτή θάλασσα: στο Scheveningen των Κάτω Χωρών, δώδεκα χιλιόμετρα από την ακτή.
Το 2024, η εταιρεία υπέγραψε σύμβαση με τη Shell και την Eneco για τη σύνδεση ενός αιολικού πάρκου στις ολλανδικές ακτές με τα πλωτά φωτοβολταϊκά, ισχύος 0,5 μεγαβάτ μέχρι το 2025. Ο στόχος τώρα είναι να επεκταθεί σταδιακά μέχρι το 2050.
Η Ocean of Energy δεν είναι πλέον μια μεμονωμένη περίπτωση. Ο γερμανικός παραγωγός ενέργειας RWE βλέπει επίσης ευκαιρίες στον τομέα των υπεράκτιων φωτοβολταϊκών. Μαζί με τον πάροχο Solar Duck, η εταιρεία με έδρα το Έσσεν δοκιμάζει τη χρήση πλωτών φωτοβολταϊκών στις ολλανδικές ακτές της Βόρειας Θάλασσας στο πλαίσιο του έργου «Merganser».
Το δυναμικό στη θάλασσα είναι τεράστιο, όπως δείχνουν οι υπολογισμοί της δεξαμενής σκέψης Future Cleantech Architects: Η εκτιμώμενη συνολική δυνητική δυναμικότητα των πλωτών εγκαταστάσεων φωτοβολταϊκών στη Βόρεια Θάλασσα και τη Βαλτική Θάλασσα – εάν ενσωματωθούν σε υφιστάμενα αιολικά πάρκα – είναι περίπου 237 γιγαβάτ.
Τα στοιχεία βασίζονται στην κύρια υπόθεση ότι το 15% της σημερινής συνολικής έκτασης των αιολικών πάρκων και στις δύο θάλασσες θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για πλωτές εγκαταστάσεις φωτοβολταϊκών στο μέλλον. Συνεπώς, πιθανές νεόδμητες εγκαταστάσεις σε άλλες τοποθεσίες δεν έχουν ακόμη συμπεριληφθεί στον υπολογισμό αυτό.
Ο Bengt Jäckel από το Fraunhofer Centre for Silicon Photovoltaics CSP παρέχει επιστημονική υποστήριξη στο έργο του Oceans of Energy. Βλέπει επίσης πλεονεκτήματα απόδοσης για τα πλωτά φωτοβολταϊκά, ιδίως όταν ενσωματώνονται σε υφιστάμενα αιολικά πάρκα.
Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ηλεκτρική υποδομή – μετασχηματιστές, υποβρύχια καλώδια, γραμμές στην ξηρά – υπάρχει ήδη και τα πλωτά φωτοβολταϊκά μπορούν θεωρητικά να συνδεθούν με αυτήν. «Τα υβριδικά συστήματα εξασφαλίζουν υψηλότερη αξιοποίηση του δικτύου, γεγονός που μειώνει το κόστος μεταφοράς ενέργειας», λέει ο εμπειρογνώμονας.
Η Κίνα προηγείται στην υπεράκτια ηλιακή ενέργεια
Ο μεγαλύτερος ανταγωνισμός για την ενέργεια από υπεράκτια φωτοβολταϊκά προέρχεται από την Κίνα. Εκεί ξεκίνησε στα τέλη Μαΐου η κατασκευή του μεγαλύτερου υπεράκτιου φωτοβολταϊκού πάρκου στον κόσμο. Σύμφωνα με το κινεζικό πρακτορείο ειδήσεων Xinhua, η μονάδα δυναμικότητας 200 μεγαβάτ θα πρέπει να είναι έτοιμη το επόμενο έτος. Μέχρι τότε, 3,3 εκατομμύρια φωτοβολταϊκές μονάδες θα επιπλέουν στην Κίτρινη Θάλασσα.
Τα υπεράκτια φωτοβολταϊκά αποτελούν πλέον πολιτικό στόχο και στην Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ). Στο πλαίσιο του χρηματοδοτικού προγράμματος «EU Scores», πλωτά φωτοβολταϊκά συστήματα και σταθμοί παραγωγής ενέργειας από κύματα με ισχύ σχεδόν 40 γιγαβάτ πρόκειται να εγκατασταθούν σε ολόκληρη την ΕΕ έως το 2050.
Ωστόσο, σύμφωνα με την ένωση Solarpower Europe, ο αριθμός αυτός είναι σήμερα μόλις 5 μεγαβάτ. Συγκριτικά: Το 2023, το μερίδιο της ενέργειας από φωτοβολταϊκά στην ξηρά στην ΕΕ ήταν μόλις κάτω από 263 γιγαβάτ.
Αυτό δείχνει πως υπάρχει ακόμη πολύ λίγη ενέργεια από υπεράκτια φωτοβολταϊκά. Πάνω απ’ όλα, οι ειδικοί συμφωνούν ότι το κόστος είναι πολύ υψηλό. Σύμφωνα με εκτιμήσεις, το κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για τις πλωτές εγκαταστάσεις φωτοβολταϊκών είναι σήμερα περίπου πέντε φορές υψηλότερο από ό,τι για τα φωτοβολταϊκά στην ξηρά. Αυτό οφείλεται κυρίως στην πολύπλοκη κατασκευή των συστημάτων.
Με πρότυπο τη φύση
Το Oceans of Energy βασίζεται στην τεχνολογία κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας. Η πλατφόρμα επιπλέει «σαν νούφαρο» ακριβώς πάνω από το νερό, εξηγεί ο van Hoeken. Το «θεμέλιο στήριξης» της πλατφόρμας είναι η πλευστική δύναμη του θαλασσινού νερού.
Οι εγκαταστάσεις, οι οποίες τοποθετούνται αποκλειστικά ακριβώς πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, αποτελούνται από «άκαμπτους πλωτήρες» και «εύκαμπτους συνδέσμους» που ακολουθούν τα κύματα προκειμένου να αποφεύγονται οι καταπονήσεις. Η ανθρώπινη φύση χρησιμεύει εδώ ως πρότυπο: «Όπως ακριβώς η σπονδυλική μας στήλη, τα άκαμπτα και τα εύκαμπτα μέρη μαζί επιτρέπουν μια καμπυλότητα που ακολουθεί τα μήκη κύματος», λέει ο van Hoeken.
Η σταθερότητα εξασφαλίζεται επίσης από την πολλαπλή αγκύρωση του συστήματος στον πυθμένα, σε βάθος δέκα έως 50 μέτρων ανάλογα με το σύστημα και τη θέση. Είναι εκτεθειμένο σε ακραίες δυνάμεις όπως η αντίσταση του αέρα, τα ωκεάνια ρεύματα και οι παλίρροιες.
Σε αντίθεση με την Oceans of Energy, η RWE και η ολλανδο-νορβηγική εταιρεία Solarduck χρησιμοποιούν τη λεγόμενη υπερυψωμένη μέθοδο κατασκευής. Αυτό σημαίνει ότι η πλατφόρμα επιπλέει πάνω από τρία μέτρα πάνω από το νερό με τη βοήθεια πλωτών μαξιλαριών αέρα. Τα ηλεκτρικά στοιχεία των φωτοβολταϊκών προστατεύονται έτσι από τα υψηλά κύματα και παραμένουν καθαρά, στεγνά και σταθερά. Γενικά, η «ανύψωση» και η «αγκύρωση» θεωρούνται πλέον σημαντικοί παράγοντες κόστους για την πλωτή τεχνολογία φωτοβολταϊκών στη θάλασσα.
Με το έργο τους, η RWE και η Solarduck θέλουν να θέσουν τα θεμέλια για τη μετέπειτα ενσωμάτωση αδιάβροχων φωτοβολταϊκών στο υπεράκτιο αιολικό πάρκο Oranjewind της RWE, το οποίο έχει προγραμματιστεί να τεθεί σε λειτουργία το 2027 με ισχύ 800 μεγαβάτ. Η RWE ελπίζει να αποσβέσει το υψηλότερο κόστος μέσω των πλεονεκτημάτων αποδοτικότητας. Ο Martin Dörnhöfer, υπεύθυνος για τις πλωτές υπεράκτιες τεχνολογίες στην RWE, λέει: «Τα έργα πρέπει επίσης να είναι οικονομικά βιώσιμα».
Το ποια τεχνολογία θα επικρατήσει – υπερυψωμένη ή κοντά στην επιφάνεια της θάλασσας – μένει να φανεί.
Δυνατή η παραγωγή 300 γιγαβάτ
Ο Ολλανδός van Hoeken θέλει να κατασκευάσει με την Oceans of Energy ένα εργοστάσιο που θα παρέχει 150 μεγαβάτ μέχρι το 2050. Το πλωτό πάρκο φωτοβολταϊκών θα έχει έκταση λίγο κάτω από ένα τετραγωνικό χιλιόμετρο. Ο στόχος του έργου, που ονομάζεται «Bamboo», είναι να αποκτήσουν τα πλωτά φωτοβολταϊκά συστήματα ένα «τυποποιημένο μέγεθος μπλοκ», ώστε να εξοικονομηθεί το κόστος συντήρησης, επιθεώρησης και άλλων δαπανών, λέει ο Jäckel από το Ινστιτούτο Fraunhofer.
Μακροπρόθεσμα, ο van Hoeken βλέπει τουλάχιστον το ίδιο δυναμικό στα πλωτά φωτοβολταϊκά συστήματα με τα υπεράκτια αιολικά πάρκα. Σύμφωνα με τον van Hoeken, είναι δυνατή η παραγωγή 300 γιγαβάτ, αριθμός που αντιστοιχεί στον επίσημο στόχο της ΕΕ για την υπεράκτια αιολική ενέργεια μέχρι το 2050. Μόλις το 1% της έκτασης της Βόρειας Θάλασσας για πλωτές εγκαταστάσεις φωτοβολταϊκών θα ήταν αρκετό για να καλύψει το σύνολο της σημερινής ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας των Κάτω Χωρών που ανέρχεται σε 100 γιγαβάτ, υπολογίζει ο van Hoeken.
Ενεργειακές εταιρείες όπως η RWE και η Shell επενδύουν σε πλωτές εγκαταστάσεις φωτοβολταϊκών, αν και επιδοτούμενες από το κράτος. «Αυτοί οι πάροχοι δεν σκέφτονται σε μεγαβάτ, αλλά σε γιγαβάτ», λέει ο επιστήμονας Jäckel. Με το έργο Bamboo, η Oceans of Energy μπορεί να δείξει ότι νέα πρότυπα είναι δυνατά, σύμφωνα με τον Jäckel. «Πριν από 15 χρόνια, το μεγαλύτερο φωτοβολταϊκό πάρκο στον κόσμο βρισκόταν κοντά στο Halle με ονομαστική ισχύ 40 μεγαβάτ», θυμάται ο Jäckel. Σήμερα, τα υπεράκτια αιολικά πάρκα έχουν φθάσει σε ισχύ αρκετών γιγαβάτ.
Και καθώς το κόστος των φωτοβολταϊκών βρίσκεται σήμερα σε ιστορικά χαμηλό επίπεδο και η ΕΕ επιδοτεί έργα, ο επιστήμονας είναι πεπεισμένος ότι τέτοια άλματα στην καινοτομία είναι δυνατά και με τα πλωτά φωτοβολταϊκά συστήματα.
