Há dez anos atrás, a energia solar era uma fonte de energia renovável marginal. Em apenas dez anos, a energia solar tornou-se uma opção preeminente. Agora é hora de considerar a ascensão da fotovoltaíca flutuador. Considere que, até 2013, a fotovoltaíca flutuador nem sequer existia.
A primeira patente para a fotovoltaíca flutuador só foi solicitada em 2008. A Ciel et Terre, especialista em flutuadores fotovoltaicos com sede em Lille, França, começou a promover a ideia já em 2006.
Em 2007, uma pequena central eléctrica comercial de 175 KW apareceu num lago em Far Niente, um produtor de vinho de Napa Valle, o que reduz os custos de energia e evita a ocupação de terrenos. Plantar vinhas na terra pode trazer maiores lucros.
O primeiro sistema fotovoltaíca flutuador oficial foi construído em 2007 na província de Aichi, no Japão. Seguiu-se uma série de pequenas centrais de tamanho inferior a megawatts em muitos países, nomeadamente França, Itália, Coreia, Espanha e EUA, que foram principalmente utilizadas para fins de investigação e demonstração. Lembre-se que mesmo os custos solares "normais" eram difíceis de suportar durante este período e só podiam ser atingidos com tarifas de alimentação generosas e subsídios directos.
A partir de agora, é muito claro que a Ásia irá dominar a flutuadora fotovoltaíca num futuro próximo e além.
Escolhemos a fotovoltaíca flutuador porque as notícias sobre esta nova área têm sido ininterruptas desde o mês passado. Em primeiro lugar, a NTPC colocou em funcionamento uma central fotovoltaica flutuadora de 10MW no reservatório da central térmica Simhadri da NTPC. Esta era facilmente a maior fábrica existente neste sector na Índia, mas não por muito tempo. Seguiu-se a inauguração de uma central de 5,4MW por Ciel Et Terre em Sagardighi, Bengala Ocidental, a primeira central a ser localizada em uma central térmica.
E isso não é tudo. Quando você ler esta história, a NTPC provavelmente terá inaugurado outra das 'maiores' plantas fotovoltaicas flutuadoras da Índia, a primeira fase da planta fotovoltaica flutuadora de 100MW planejada para Ramagundam, Telangana. Devido à epidemia da Nova Coroa, os trabalhos serão agora realizados em fases de aproximadamente 15MW cada, com todo o projeto de 100MW a ser concluído até o final deste ano.
O custo do flutuador fotovoltaíca também está diminuindo constantemente, com a licitação para um projeto de 150MW de flutuador fotovoltaíca no reservatório da Represa Rihand em Uttar Pradesh custando INR 3,29 O licitante vencedor foi Shapoorji Pallonji Ruptura e Renovação de Energia. (Nota: o projecto foi posteriormente adiado devido a questões relacionadas com a topografia).
Não só isso, mas uma central elétrica de 60MW foi comissionada em Cingapura em escala global. A usina, atualmente uma das maiores usinas flutuantes do mundo, foi construída em um reservatório por uma subsidiária da Sembcorp Industries em um terreno de 45 hectares (111 acre). Na vizinha ilha indonésia de Batam, a Sunseap de Cingapura também anunciou planos para investir mais de US$ 2 bilhões em outra usina solar+de armazenamento com capacidade máxima de 2,3GW.
Em um relatório de março, a empresa de inteligência de mercado Transparency Market Research (TMR) previu um forte crescimento para a fotovoltaíca flutuador de 2019-2027, com uma taxa de crescimento anual composta de 43%. tMR também previu que a inovação e os avanços tecnológicos poderiam garantir que a fotovoltaíca o impulso de crescimento do flutuador não verá uma desaceleração. O crescimento será impulsionado ainda mais pela crescente adoção de módulos de baterias fotovoltaicas flutuadoras em países em desenvolvimento como a Índia e a China. Dos mais de 63 países que anunciaram projetos fotovoltaíca flutuador, quase 40 já têm um projeto em operação ou estão próximos a ele.
Hoje, a capacidade instalada real da fotovoltaíca flutuador é próxima de 3GW e a capacidade solar total instalada é próxima de 775GW. com a escala e uma melhor compreensão da tecnologia, o custo da energia solar ainda está caindo e a fotovoltaíca flutuador definitivamente não é mais uma opção para o futuro, a fotovoltaíca chegou a hora do ca flutuador.
Porquê a fotovoltaíca flutuador?
As vantagens fundamentais da fotovoltaíca flutuador são bem conhecidas. O progresso pode ser visto em flutuador fotovoltaíca em áreas de alta densidade populacional, especialmente em áreas onde a competição por terrenos disponíveis é feroz. A Índia Oriental é um excelente exemplo disso. A associação do flutuador fotovoltaíca com grandes reservatórios construídos para energia hidroeléctrica pode aproximar o flutuador fotovoltaíca da infra-estrutura de transmissão de electricidade existente ou de centros de procura como as estações de tratamento de água, o que é outra vantagem que impulsiona o desenvolvimento do flutuador fotovoltaíca.
O projeto fotovoltaíca flutuador oferece claras vantagens em termos de aumento da produção de energia devido ao efeito refrigerante da água e à redução de poeira. Com uma esperança de vida de 25 anos, estas vantagens ajudam a fechar a lacuna de custo inicial com a energia solar terrestre, que tipicamente é responsável por 10-15% dos custos iniciais.
Muito simplesmente, a fotovoltaíca flutuador preenche uma necessidade de energia que é difícil de satisfazer com a energia solar. Em alguns lugares, a grande quantidade de terra que precisa ser adquirida para instalar a energia solar montada no solo é um problema. Ao combinar isto com os recursos existentes, tais como centrais térmicas ou hidroeléctricas, a produção de electricidade torna-se mais eficiente.
No caso das hidrelétricas, os reservatórios podem reduzir a hidroeletricidade durante as horas de pico do dia, quando a energia solar entra em ação. A primeira central deste tipo foi concluída em Portugal em 2017 e foi instalada pela EDP. O feedback até agora tem sido positivo, uma vez que o crescimento da produção é previsível. Em termos de escala, isto significa também uma maior estabilidade e fiabilidade da rede.
O Laboratório Nacional de Energias Renováveis dos EUA (NREL) estima que existem quase 380.000 reservatórios de água doce em todo o mundo que têm potencial para combinar o flutuador fotovoltaíca com as instalações hidroeléctricas existentes. É claro que uma análise completa pode revelar alguns reservatórios que são inadequados devido a vários problemas, tais como reservatórios onde o nível da água cai tão baixo que não há armazenamento de água durante a estação seca. Mas não há dúvida de que encontrar áreas para projetos de construção não é problema algum. Com uma capacidade potencial de geração de energia de quase 7 TW, isto não deve ser subestimado.
Um benefício relativamente indiscutível é o baixo custo de operação e manutenção.
Deepak Ushadevi, Diretor Geral da Ciet Et terre Índia, diz: "Os custos de O&M para o flutuador fotovoltaíca são mais baixos do que para um sistema baseado no solo. Há menos sujidade porque há água à volta e muita água disponível para a limpeza. O método tradicional de utilização de escovas para limpeza reduz os custos de O&M. Ao projetar o projeto, deve-se prestar atenção à proteção do equipamento elétrico contra umidade".
Todos os equipamentos precisam ser impermeáveis e adequados para uso em ambientes úmidos.
O governo indiano estabeleceu uma meta de 10GW para 2022. Tal como a meta solar global de 100GW, é pouco provável que este número seja atingido. No entanto, estima-se que o potencial de flutuador fotovoltaíca da Índia deverá atingir 280GW. não há dúvida de que o flutuador fotovoltaíca só continuará a crescer à medida que forem estabelecidos os primeiros registros de dados e desempenho para pequenas centrais fotovoltaíca flutuador. Até à data, a Índia emitiu 1,7GW de concursos. O consenso é que a capacidade do flutuador fotovoltaíca da Índia em 2024-2025 deve exceder a 3GW.
Emprego, benefícios adicionais?
Este é um aspecto ignorado da fotovoltaíca flutuador que merece mais atenção em termos do seu impacto no emprego. Com o solar de teto, por exemplo, criando três vezes mais empregos por megawatt do que o solar utilitário, o fotovoltaíca flutuador também proporciona os empregos de qualidade que os governos gostam. Um estudo apoiado pelo Conselho de Defesa dos Recursos Naturais (NRDC), a Comissão de Energia, Ambiente e Água (CEEW) e o Conselho de Competências para Empregos Verdes (SCGJ) mostra que a fotovoltaíca flutuador pode criar mais empregos do que as centrais solares montadas no solo. As principais conclusões do estudo são.
-Uma pequena central fotovoltaica flutuante (FPV) (<1MW de capacidade) empregava directamente 58 trabalhadores, enquanto uma central de tamanho médio (<10MW de capacidade) empregava 45 pessoas durante o seu desenvolvimento.
- Os FPV geram emprego indirecto através dos fabricantes de componentes especializados, como flutuadores, âncoras e sistemas de amarração, bem como dos fabricantes de componentes domésticos.
- Além das oportunidades necessárias para operações solares terrestres, a FPV oferece oportunidades para o pessoal com qualificações em projeto hidráulico, construção naval e tecnologia de moldagem por sopro de plástico.
- Ao estabelecer metas baseadas no tempo para projetos FPV, o governo indiano pode expandir o potencial de emprego deste setor e apoiar os esforços para impulsionar a recuperação econômica COVID-19 e alcançar as metas climáticas no âmbito do Acordo de Paris.
A boa notícia é que, tal como a solar, tanto os fornecedores de equipamentos individuais de módulos como os fornecedores de inversores como a Sungrow, a Índia tem atraído jogadores significativos com experiência em centrais fotovoltaicas flutuadoras.
A SunPower é o principal fabricante de estruturas flutuantes de centrais eléctricas, para além de inversores, enquanto a Huawei está actualmente por trás de algumas das maiores centrais fotovoltaicas flutuantes do mundo. A Índia atraiu a empresa francesa Ciel Et terre, especialista em flutuadores fotovoltaicos, para a criação de uma filial. Sob a liderança de Deepak Ushadevi, o diretor executivo indiano da empresa, a empresa está ativa na Índia há mais de três anos e está se preparando para projetos cada vez maiores.
Começando com seu primeiro projeto na Índia, uma planta fotovoltaíca flutuador de 452KWp no Aeroporto Internacional de Cochin Limited, a empresa concluiu recentemente uma planta fotovoltaíca flutuador de 5.4MWp na usina termoelétrica Sagardighi em Bengala Ocidental e um projeto de 14.7MWp em Thoothukudi para a Southern Petrochemical Industries Limited, um dos maiores projetos fotovoltaíca flutuador na Índia até hoje. Ushadevi acrescentou que a empresa está atualmente instalando um mega projeto de 75MWp no sul da Índia.
"Temos mais de 45 funcionários na nossa sede em Bangalore e mais de 100 funcionários nas nossas instalações de produção em Kerela. Como parte da campanha Make in India, a capacidade de flutuação patenteada da CIEL & TERRE India pode chegar a 160MWp por ano".
O desafio da fotovoltaíca flutuador
De todos os desafios que a fotovoltaíca flutuador enfrenta, seja em termos de custo, tecnologia ou financiamento, talvez o maior seja quem vai apoiá-la. As centrais solares terrestres recebem muitos subsídios, apoio tarifário de alimentação e muitas outras medidas de apoio. No entanto, a fotovoltaíca flutuador simplesmente não tem os mesmos benefícios de "arranque", para além de contar com o sector privado para o gerir. A boa notícia é que a tecnologia está se recuperando rapidamente, e questões-chave como os diferenciais de custo já estão se movendo em uma direção gerenciável.
A Mão do Governo
Pela sua própria natureza, o maior desafio para a fotovoltaíca flutuador é a aceitação e adoção do sistema oficial, já que a maioria dos corpos de água em questão são controlados por governos ou empresas estatais e outros organismos oficiais. Em um sistema obcecado pelo custo, o progresso feito pela fotovoltaíca flutuador tem sido forte. Dos esforços feitos pela NTPC ao impulso de governos estaduais como Uttar Pradesh (que planeja construir uma usina fotovoltaíca flutuadora de 200MW na represa de Rihand) e Madhya Pradesh (que aprovou uma usina fotovoltaíca flutuadora de 600MW na represa de Omkareshwar), houve amplo reconhecimento do o potencial da fotovoltaíca flutuador.
A NHPC é a maior operadora de energia hidrelétrica estatal da Índia. Empresas energéticas significativas como a NHPC ou outras empresas estatais menores, como a SJVN e alguns operadores do sector privado, manifestaram um grande interesse na fotovoltaíca flutuador e estão a impulsionar o desenvolvimento de projectos. Atualmente, o NHPC está alocado a projetos em estados como Telangana e Orissa sob o mega esquema de geração de energia renovável do MNRE. A Empresa assinou um Memorando de Entendimento de 500MW com a Orissa em 20 de Julho de 2020. O projeto será desenvolvido por uma joint venture entre NHPC e GEDCOL (Green Energy Development Corporation of India Ltd.) Em 8 de dezembro de 2020, a MNRE aprovou em grande parte a joint venture proposta para construir 100MW de flutuador fotovoltaíca sob o esquema da usina de energia solar e está considerando a aprovação do MoU de 500MW com a Telangana.
Além disso, a NHPC está desenvolvendo um projeto de energia fotovoltaica flutuador de 50MW em Kerala e uma usina solar de 140MW em Orissa. Sob um modelo de joint venture com a agência estatal nodal TSREDCO, a empresa desenvolverá um projeto fotovoltaico flutuador de 500MW no reservatório da barragem de Midmanair através do esquema estatal Telangana.
Outra empresa estatal, a Coal India Limited (CIL), também estabeleceu planos para desenvolver 3GW de energia solar até 2024. Em maio deste ano, a empresa realizou uma licitação para recrutar fornecedores para a planta fotovoltaíca flutuador que planeja desenvolver, talvez tirando uma folha do livro da China, onde minas de carvão desmoronadas foram transformadas em lagos e transformadas em plantas fotovoltaíca flutuador. Começando com um projeto de 40MW na província de Anhui, a China estabeleceu uma meta de mais de 1GW para projetos fotovoltaíca flutuador construídos em minas de carvão abandonadas.
Toda essa atenção oficial significa que o projeto fotovoltaíca flutuador tem o apoio de empresas bem financiadas, mesmo dispostas a aceitar retornos mais baixos. Entretanto, há um alto risco de atrasos devido à burocracia e problemas de processo.
Questões de qualidade
Pela sua própria natureza, a fotovoltaíca flutuador exige um nível muito maior de atenção ao design e construção. Como Ushadevi afirma, pode haver riscos ao focar apenas no custo". A principal diferença é que, em outros países desenvolvidos, as escolhas são feitas apenas com base nas credenciais técnicas, na capacidade financeira e na reputação. Na Índia, por outro lado, o preço é a base principal. Ao escolher uma tecnologia, os desenvolvedores indianos e as empresas EPC devem ser muito cuidadosos. Para reduzir o risco, os desenvolvedores devem procurar encontrar matérias-primas de qualidade, os melhores estabilizadores UV da categoria, máquinas de qualidade para produzir flutuadores de alta qualidade, foco em verificações de garantia, processos, testes de projeto e validação para obter uma solução confiável".
O custo do sistema fotovoltaíca flutuador aumentou de 10-15%, com o aumento vindo principalmente das estruturas flutuantes, amarrações e sistemas de amarração necessários para o sistema flutuante. Os custos de desenvolvimento já estão caindo. Os sistemas flutuantes apresentam desafios específicos relacionados com a ancoragem e amarração, possíveis mudanças no nível da água, tipo de leito do reservatório, profundidade e condições climáticas extremas, tais como ventos fortes e ondas, tudo isto contribui para os custos de engenharia e construção.
Estar perto da água também significa que deve ser dada mais atenção à gestão de cabos e aos testes de isolamento do que em terra, especialmente quando os cabos estão em contacto com a água. Outro factor é que as partes móveis das centrais fotovoltaicas flutuadoras estão sujeitas a uma pressão de atrito constante e a tensões mecânicas. Sistemas mal concebidos e mal mantidos podem sofrer falhas catastróficas. As instalações flutuantes também estão em risco de falha e corrosão devido à humidade, especialmente em ambientes costeiros mais agressivos. Os módulos PV que podem operar em ambientes agressivos durante 25 anos devem ser selecionados usando padrões de qualidade apropriados. O papel da ancoragem é dispersar as cargas geradas pelo vento e pelas ondas, para minimizar o movimento da ilha solar e para evitar o risco de esta atingir a costa ou ser levada por uma tempestade. Foi necessário realizar estudos técnicos exaustivos para avaliar o desenho apropriado da ilha e da ancoragem, a viabilidade técnica global e a viabilidade comercial do projecto.
Previsão a longo prazo
A NREL estima que existam 379.068 reservatórios de energia hidrelétrica de água doce em todo o mundo que poderiam acomodar usinas fotovoltaicas flutuadoras ao lado de usinas hidrelétricas existentes. Durante partes do ano, alguns reservatórios podem estar secos ou ser inadequados para o flutuador fotovoltaíca, pelo que são necessários mais dados de localização antes da implementação dos projectos. O flutuador fotovoltaíca tem a grande vantagem de não ocupar um espaço terrestre valioso, o que é de importância crescente para a Índia. Já vimos que os conflitos de terra entre usinas de energia solar e questões relacionadas a terras de pastagem e habitat para a Grande Abetarda Indígena tiveram um impacto em alguns projetos. Quando se trata de construir um flutuador fotovoltaíca em reservatórios de projetos hidrelétricos, o aumento da geração de energia pode ajudar a evitar os problemas de alguns projetos hidrelétricos planejados. um exemplo disso é o projeto Tapovan da NTPC no distrito de Chamoli, em Uttarakhand, que recentemente sofreu grandes danos devido a enchentes repentinas. Este projeto está mais de 10 anos atrasado e custa mais de cinco vezes o que foi projetado originalmente, esta geração planejada de projetos fluviais poderia ser facilmente alcançada através dos muitos projetos de reservatórios fotovoltaíca flutuador ativos da empresa.
Ushadevi de Ciel Et Terre afirma: "Devido à escassez de terras, aos problemas legais e disputas sobre a aquisição de terras e aos infinitos atrasos na expropriação, a fotovoltaíca flutuador tornou-se a solução perfeita". Considerando a escassez de água, o problema da evaporação, a questão da terra e o lado positivo do grande número de corpos de água disponíveis, estamos muito certos de que a necessidade de fotovoltaíca flutuador chegou finalmente à Índia. Acreditamos que as soluções flutuantes se tornarão uma das principais forças motrizes na indústria fotovoltaica e pretendemos desenvolver soluções tecnológicas de 1GW Hydrelio na Índia nos próximos 2-3 anos".
Para ilustrar o ponto, ele cita o exemplo de Bengala Ocidental. "No passado, estudámos muitos projectos em Bengala Ocidental e concluímos que Bengala Ocidental tem um grande potencial para desenvolver projectos fotovoltaicos. Há muitos tipos de corpos de água em Bengala Ocidental, incluindo barragens, irrigação ou tanques de tratamento de água. Estes são ideais para projectos flutuantes. O mesmo é verdade para Kerala, onde há um grande número de corpos de água".
Embora todos os projectos até à data tenham sido construídos em tanques de água doce ou cativos, isto não quer dizer que seja totalmente impossível no oceano, e Ciel Terre Taiwan lançou recentemente o projecto Changbin de 88MWp, o maior projecto de água do mar. Isso exigiu que a empresa trabalhasse com a Principia, uma empresa offshore líder que desenvolve e implementa soluções rentáveis e projetos integrados de vento e ondas.
É de notar que mesmo os participantes mais activos apelaram desde cedo para que estas centrais eléctricas não fossem construídas em lagos naturais e outros corpos de água. Estas empresas disseram não correr riscos sem a longa experiência da fotovoltaíca flutuador, que poderia ter um impacto no projeto. Também é importante evitar conflitos com o modo de vida dos pescadores. Cobrir lagos naturais com material flutuante significa que há menos luz solar disponível para o crescimento de algas, o que irá reduzir o florescimento de algas. Espera-se que a evaporação seja reduzida, pois uma grande parte do corpo de água será coberta ou sombreada pela central fotovoltaíca flutuador. Espera-se que tanto a luz como o calor diminuam e que a vida aquática do reservatório tenha de atingir um novo equilíbrio. Preferimos usar corpos de água artificiais, pois têm menos impacto na vida aquática.
Conclusão
Se considerarmos os anos de grandes centrais elétricas construídas com esta tecnologia, então podemos ver que a fotovoltaíca flutuador percorreu um longo caminho em um período de tempo muito curto. Isto significa que temos que ser cautelosos antes de fazer grandes suposições e projeções, mas parece um cenário que pode preencher uma lacuna importante na energia solar. Também pouparia terra e até faria com que o reservatório proporcionasse mais receitas. Existem boas razões para contrariar os argumentos contra o flutuador fotovoltaíca devido ao custo quando o preço de compra de electricidade para muitos projectos hidroeléctricos excede os Rs 3,5/kWh, ou mesmo os Rs 6.
Concentrando-se nos sucessos iniciais da fotovoltaíca flutuador revela que a fotovoltaíca flutuador é provavelmente menos prejudicial ao ambiente do que a energia hidroeléctrica, o que francamente não tem tido o mesmo desempenho na Índia nos últimos anos. O Rooftop solar, embora altamente subsidiado, tem sido ineficaz. Como no caso do solar convencional, o governo precisa garantir que a fotovoltaíca flutuador não siga o mesmo caminho que a solar de telhado. A falta de avaliações de profundidade das massas de água, dados batimétricos topográficos e outras questões técnicas e ambientais precisam ser abordadas urgentemente para garantir que os projetos tenham um progresso real. o destino do projeto da mega-barragem de Rihand é um exemplo de um projeto que tem sido atolado pela falta de informação devido ao conhecimento limitado do terreno ali existente.
fotovoltaíca flutuador também oferece oportunidades reais para estados de toda a Índia, particularmente nos estados do leste da Índia, que foram capazes de instalar alguns projetos solares realmente importantes.