Solkraft på vann

Vannflater kan bli den nye kilden til fornybar kraft

Sol er den store vinneren innen fornybar kraftgenerering. Solkraft har et potensial som hverken vind- eller vannkraft kan konkurrere med.

OceanSun har bygget dette demonstrasjonsanlegget på en dam for SN Aboitiz Power på Fillippinene. Det har en diameter på 50 meter, og er konstruert for å tåle en kategori 4 tyfon. Solcellene genererer inntil 0,22 MW.
OceanSun har bygget dette demonstrasjonsanlegget på en dam for SN Aboitiz Power på Fillippinene. Det har en diameter på 50 meter, og er konstruert for å tåle en kategori 4 tyfon. Solcellene genererer inntil 0,22 MW. (Foto: OceanSun)

Sol er den store vinneren innen fornybar kraftgenerering. Solkraft har et potensial som hverken vind- eller vannkraft kan konkurrere med.

Utfordringen er å finne nok areal til å høste inn all kraften. Spesielt for å forsyne store byer, selv om solkraft på private og kommersielle tak kan avhjelpe situasjonen en del. Utfordringen er at vi ikke bør kutte ned skog eller beslaglegge dyrket mark for å bygge solanlegg. De kan bygges i ørkenområder, men slike er gjerne langt fra forbrukerne og krever kostbar kraftoverføring.

En viktig del av løsningen kan bli å la solcellene flyte på vannflater. De er det mange av i form av sjøer, vannkraftmagasiner, fjorder og andre kystnære havområder. Man kan dele det raskt voksende markedet i to. Det ene er innenlandske vannflater og det andre er vannflater forbundet med havet.

Flytende solkraft slår to fluer i en smekk. Man kan bruke «gratis» arealer og solcellene kan kjøles med vann. Det øker energiutbyttet.

Best i sør

Solkraft er det mest av der solen skinner mest intenst. Det gjør den i stigende grad når man nærmer seg ekvator. Norske Ocean Sun, som har utviklet og patentert teknologi på såkalt FPV (Floating PhotoVoltaic), flytende solkraft, mener slike anlegg bør ligge sør for 45. breddegrad. Det har også å gjøre med solvinkelen. Når solcellene legges på en bæremembran som ligger på vannflaten, er solvinkelen av stor betydning. Jo nærmere man kommer ekvator, jo mer rett ned på solpanelene kommer lyset. Det øker virkningsgraden. Jo lenger nord man kommer jo større er behovet for å vinkle solpanelene mot solen. Da både øker kostnadene, og man får mindre strøm.

FPV-anlegg som ligger på vannoverflaten har også mindre problem med skygge enn andre anlegg.

Kjøler ned

Solceller mister effektivitet jo varmere de blir. Mørke overflater av silisium varmes opp av sollyset. Det reduserer virkningsgraden. Når de monteres i luft, har de mindre evne til å bli kvitt varmen enn når de ligger på vann. Delvis fordi luft er en dårlig varmeleder, mens vann effektivt leder bort varme, og delvis fordi vannoverflater er mye kaldere enn luften.

På en breddegrad, som der Singapore ligger, kan solpaneler i luft få en temperatur på mellom 60 og 70 grader. Selv om vanntemperaturen i slike området kan bli på 30 grader, er det likevel en forskjell på 30 til 40 grader. Virkningsgraden til solcellene synker med 0,4 prosent per grad. Det betyr at panelene i verste fall får 16 prosent lavere virkningsgrad i luft.

Les også

Balanserer mot magasinet

Strøm som genereres på overflaten av et vannkraftmagasin har noen store fordeler. For det første finnes det et elektrisk overføringsnett i nærheten som kan håndtere strømmen som produseres. For det andre er et slikt magasin en perfekt regulator for solstrøm. Når panelene produserer på topp, kan man holde tilbake vannreservene.

En tredje fordel med å dekke slike magasinoverflater med solceller er at det reduserer avdampingen. Jo lenger sør man kommer er slike tap betydelige. De kan være opptil 12 prosent av vannet i magasinet. Det er et stort tap, enten det dreier seg om vann til kraft eller drikkevann.

I en studie sier Verdensbanken derfor at på noen gunstig plasserte vannkraftreservoarer kan den installerte kapasiteten for strømproduksjonen dobles ved å dekke så lite som tre til fire prosent av reservoaret med solceller.

Vannmagasinet trenger ikke være bygget for vannkraft. Det finnes et stort antall magasiner og sjøer som brukes til drikkevann, fiskeoppdrett, irrigasjon og andre formål som utgjør «gratis» arealer for slik kraftgenerering. Ofte finnes de stort sett i nærheten av urbane områder med tilgang på kraftnett.

Når det er snakk om drikkevannsmagasiner, vil FPV bedre vannkvaliteten fordi det reduserer algeaktiviteten.

Ikke perfekt

Det å dekke vannoverflater med store mengder solpaneler har selvfølgelig sine utfordringer og passer ikke over alt. På noen vannflater kan det være andre formål som er viktigere. På andre kan det være naturhensyn som er viktigere. Ikke desto mindre er dette et marked i rask vekst.

Solpanelene må tåle bølger, vind og saltvann om de ligger i sjøen. Ideelt sett bør de ha så liten vinkel mot sola som mulig. Omtrent som de vi monterer på skrå tak. Det er ikke alltid praktisk, selv om noen jobber med vinklede paneler som flyter og paneler som har mekanikk for å følge sola. Det øker naturlig nok kostnadene betydelig. Det enkleste og billigste er å la dem ligge flatt på overflaten, men det øker vinkelen sola belyser dem med. Jo mer på skrå solstrålene treffer panelet jo mer reduseres virkningsgraden. Solvinkelen er mest gunstig om sommeren når sola står høyt på himmelen, og den er stor året rundt i området rundt ekvator.

På våre breddegrader kan tapet på grunn av solvinkelen bli opptil 40 prosent. Det å montere flytende paneler som vinkles mot sola øker kostnadene. Dessuten må slike anlegg tåle å ise ned om vinteren.

Les også

Nok av plass

Det er vanskelig å se at man kan lage flytende solkraftverk som skal tåle vind og bølger som man finner langt til havs. Men i fjorder og laguner er vannet stillere og mulighetene for FPV er svært store. Flytende solkraft kan blir mye større enn havvind, tror mange. I forhold til havvind er dette lønnsomt nå, mens prognosene for havvind peker på at det må mange år med forskning og utvikling og skalering før det blir lønnsomt.

Flere norske selskaper er derfor i gang med å utvikle flytende solkraftverk. Ocean Sun er involvert i mange som teknologileverandør. Statkraft, Equinor og Scatec Solar er blant selskapene som forbereder mulige utbygginger.

Svært mange steder rundt om i verden sliter med å avkarbonisere elektrisitetsforsyningen, og solenergi er oftest løsningen. Over 50 prosent av verdens befolkning lever mindre enn 100 km fra havet, og enda flere når man tar med store sjøer og ulike vannmagasiner. Her er potensialet stort for å bygge flytende anlegg. På mange steder brukes det mye diesel til kraftforsyning, og da kan prisen per kWh komme opp i 3 kroner. Slike priser er det lett å konkurrere med om man har tilgang på vannflater.

Verdensbanken sier at det er over 400.000 kvadratkilometer menneskeskapte reservoarer i verden. Ikke alle ligger gunstig til geografisk, men det er mer enn nok å ta av. De peker på at ved å dekke ti prosent av de menneskeskapte reservoarene med solceller kan de produsere over 4000 GW når solen skinner. Det betyr en årlig produksjon på over 5000 TWh. Den totale norske strømproduksjonen ligger på rundt 150 TWh årlig. I tillegg kommer havbassenger og innsjøer som har et svært mye større potensial enn kunstige reservoarer.

Som vi vet godt i Norge varierer strømprisen mye med magasinenes fyllingsgrad. Slik er det i andre land også som baserer seg på vannkraft. I Rio de Janeiro kan strømprisen falle til 10 prosent når det regner mye. Men når det ikke regner, er strømmen svært kostbar. I slike tilfeller kan FPV være en svært lønnsom investering som kan produsere mye strøm fra magasinet uten å kreve regn. Rio ligger svært gunstig til for slik produksjon på 21 grader syd.

Sammenliknet med anlegg som bygges på land er det potensielt billigere å benytte flytende solkraft. Landanlegg krever mer kostbare stativer og arealet er ikke alltid gratis.

Korea bygger gigantanlegg

I Korea skal de bygge et enormt anlegg over hele 30 kvadratkilometer havoverflate. Et anlegg som kan produsere 2,1 GW når solen skinner, og som vil koste 35 milliarder kroner. Det skal forsyne Seoul med fornybar energi.

Norske Ocean Sun er i ferd med å få den første kontrakten på 500 MW. Selskapet har utviklet og patentert teknologi for å legge solpaneler på en solid armert plastfilm, ikke ulik den som benyttes i RIB-båter. Den er solid nok til at man kan gå på overflaten når den flyter. I tillegg benytter de billige flyteelementer i polyetylen av en type som likner den man bruker i oppdrettsindustrien.

Per i dag er teknologien til Ocean Sun den billigste måten å bygge FPV på. Samtidige er anleggene så robuste at de tåler asiatiske tyfoner og de bølgehøyder som følger med. De hydroelastiske mattene som anleggene består av, bidrar til å dempe bølgenes virkning ved å dempe overflatespenningen. Omtrent som om man heller olje på vannet.

Plastfilmen de har utviklet er tilsatt stoffer som demper algevekst. Den er miljøvennlig og ikke giftig fordi den må kunne ligge oppå drikkevannsreservoarer. Protan i Drammen er en stor produsent av slike duker. I en 40 fot container er det plass til nok duk for å etablere 660 kW produksjonskapasitet.

I en rapport satt sammen av Market Study Report pekes det på at markedet for flytende solkraft var på 55 millioner dollar i fjor. Det vil vokse med 53,2 prosent årlig fra 2020 til 2025 og nå 304,6 millioner dollar.

Neppe noe for Norge?

Selv om Norge har svært mange bassenger, både for vannkraft og drikkevann, er neppe FPV generelt lønnsomt her i landet. Solvinkelen er for lav til at panelene kan ligge vannrett. Dessuten har vi problematikken med snø. Statkraft er interessert i teknologien, men i andre land mye lenger sør hvor de disponerer vannkraftbassenger.

Kilder: Daglig leder i Cenate, Erik Sauar og daglig leder i Ocean Sun, Børge Bjørneklett

Les også

Kommentarer (9)

Kommentarer (9)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå