Plovoucí fotovoltaické elektrárny nejsou jen alternativou pro nedostatek půdy. Nový výzkum ukazuje, že mohou pozitivně ovlivnit i samotné vodní plochy, na kterých jsou instalovány. Podle studie Fraunhoferova institutu pro solární energetické systémy (Fraunhofer ISE) mohou tyto systémy zvýšit odolnost jezer vůči důsledkům klimatické změny.

Méně slunce v létě, více tepla v zimě

Výzkumníci z Fraunhofer ISE analyzovali, jak přítomnost plovoucích fotovoltaických systémů ovlivňuje teplotu vody a odpařování v jezerech. Výsledky ukazují, že panely brání přímému dopadu slunečního záření na hladinu, čímž v létě snižují teplotu vody a omezují její přehřívání. V zimě naopak omezují únik tepla z vody do atmosféry, což vede k jejímu mírně vyššímu ohřevu. To může být pro ekosystémy zásadní – zejména v době, kdy v důsledku globálního oteplování dochází k extrémním výkyvům teplot.

Nejvýraznější dopad byl zaznamenán na plovoucí elektrárně v nizozemském Sekdoornu u Zwolle, kde jsou panely umístěny na ocelové konstrukci ve východozápadní orientaci. Tamní měření ukázala největší rozdíly v teplotních profilech pod plovoucím systémem oproti volné hladině.

Dvouleté měření přineslo nové poznatky

Studie probíhala v rámci projektu FPV4Resilience, který je financován Freiburským centrem pro udržitelnost (LZN, zkratka pochází z původního německého názvu Leistungszentrum Nachhaltigkeit Freiburg). Výzkum probíhal na třech různých lokalitách – v německém Leimersheimu, švýcarských Alpách (Toules) a v nizozemském Sekdoornu. Dvě z elektráren jsou v provozu od roku 2019, třetí od května 2021.

Vědci měřili teplotu vody, koncentraci rozpuštěného kyslíku a složení živin. Výsledky ukazují, že fotovoltaické systémy měly zatím na kvalitu vody jen minimální vliv, přičemž odchylky se pohybovaly v rámci statistické chyby. Přesto první modelové simulace naznačují, že dlouhodobě může mít tato technologie pozitivní dopady na stabilitu jezerních ekosystémů.

Zajímavým zjištěním bylo usazování sladkovodních mlžů (škeblí) na konstrukcích dvou sledovaných systémů. Tyto organismy sice snižují obsah kyslíku ve vodě, ale zároveň filtrují nečistoty a váží fosfor – prvek, který jinak podporuje nadměrný růst řas.

Výzkumníci však upozorňují, že vliv lidské činnosti (např. zemědělství v okolí jezer) často překrývá samotný efekt přítomnosti plovoucích solárních elektráren. Jak uvedl samotný výzkumný tým, tak zatím nelze výsledky jednoduše aplikovat na jiná jezera, protože je potřeba získat více dat z různých podmínek, ale již současné závěry mají velkou vypovídající hodnotu.

Pozitivní dopad i na biodiverzitu

Výzkum se zaměřil i na sledování fauny. Na jezeře s plovoucím systémem v Nizozemsku bylo pozorováno 25 druhů ptáků, z nichž 11 využívalo panely jako úkryt, hnízdiště nebo místo k odpočinku. Mezi vzácnější druhy patřily například čejka chocholatá nebo bekasina otavní.

To naznačuje, že správně navržené plovoucí elektrárny mohou sloužit i jako nový biotop pro volně žijící živočichy.

Boom plovoucí fotovoltaiky

Plovoucí fotovoltaika zažívá v posledních letech raketový růst. Zatímco v roce 2015 byla globální instalovaná kapacita pouhých 61 MW, v roce 2021 už překročila hranici 3 GW. Pouze v roce 2020 bylo připojeno téměř 700 MW nových instalací.

Podle Světové banky má technologie potenciál zdvojnásobit celosvětovou instalovanou kapacitu solární energie. Nejvíce projektů vzniká v Asii – zejména v Číně, která provozuje přes 1,3 GW plovoucích systémů. Celkem více než 85 % všech těchto elektráren se nachází ve východní a jihovýchodní Asii. V Evropě je lídrem Nizozemsko, ale značný potenciál má také Španělsko s více než 1 200 umělými vodními nádržemi.

Singapur v červnu 2021 spustil jednu z největších plovoucích elektráren světa – s výkonem 60 MWp – a plánuje další výstavbu.

Jak plovoucí solární systémy skutečně fungují? Moderní technologie na hladině vody

Plovoucí fotovoltaika (FPV) představuje inovativní řešení pro výrobu obnovitelné energie, které kombinuje osvědčené principy solárních elektráren s využitím vodních ploch – nejčastěji nádrží, jezer či zatopených lomů. Místo tradičních pozemních nosných konstrukcí využívají tyto systémy speciálně navržené plováky, které nesou solární panely přímo na vodní hladině. Díky tomu nejen šetří půdu, ale zároveň přinášejí zajímavé ekologické a provozní výhody.

Moderní instalace využívají převážně bifaciální panely, tedy oboustranné moduly schopné vyrábět elektřinu nejen z přímého slunečního záření, ale i z jeho odrazů od vodní hladiny. Tyto panely bývají konstruovány tak, aby lépe odolávaly vysoké vlhkosti, UV záření a proměnlivým teplotám v těsné blízkosti vody. Výrobci se současně zaměřují na vývoj specializovaných komponentů – od plováků s vyšší nosností až po voděodolné kabely, napájecí rozvaděče nebo střídače optimalizované pro plovoucí provoz.

Využívají se různé typy plovoucích konstrukcí – neexistuje jedno univerzální řešení

Technické řešení FPV systémů se může výrazně lišit v závislosti na podmínkách konkrétní lokality a požadavcích investora. V praxi se dnes objevuje několik konstrukčních přístupů:

• Modulární plovoucí rámy bez kontaktu s vodou – nejrozšířenější varianta, kde jsou panely upevněny na plastových plovácích, které je drží několik centimetrů nad hladinou. Konstrukce je lehká, snadno rozšiřitelná a umožňuje přirozené proudění vzduchu pro chlazení panelů.
• Metalické struktury z nerezové oceli nebo hliníku – používají se tam, kde je klíčová pevnost a dlouhá životnost. Kovy dobře odvádějí teplo, což přispívá ke stabilnímu výkonu, avšak zároveň zvyšují investiční náklady i hmotnost celé soustavy.
• Systémy s přímým uložením na vodní membránu – panely spočívají přímo na pružné plovoucí vrstvě, která se dotýká hladiny. Tento přístup zajišťuje efektivní ochlazování modulů, ale vyžaduje pečlivou stabilizaci kvůli vlnění.
• Speciální řešení na bázi betonu a alternativních materiálů – využívají se zejména pro robustní instalace s vyšší nosností, například v průmyslových zónách nebo pro hybridní systémy kombinující více technologií (např. solární + větrná).

Stabilita a ekologický přínos

Každý FPV systém musí být vybaven pevným kotvícím mechanismem, který zajišťuje jeho stabilitu i při kolísání hladiny, větrném počasí nebo změnách vodního sloupce. Upevnění je řešeno buď pomocí zatížených lan, nebo bodových kotvících pilířů na dně nádrže. Bezpečnost a dlouhodobá odolnost celé soustavy jsou zásadní, zvláště v případě použití na přehradách, v pitné vodě nebo v oblastech s biologickou ochranou.

Vedle výroby energie nabízí plovoucí systémy i ekologické benefity:

• Snižují odpar vody – stínění hladiny zabraňuje přehřívání a odpařování, což je důležité zejména v sušších oblastech.
• Omezují růst sinic a řas – nižší osvit hladiny brání rozvoji fotosyntetických organismů, které zhoršují kvalitu vody.
• Přispívají ke stabilizaci břehů – minimalizují vliv větru a eroze na okolní krajinu.
• Podporují vyšší účinnost panelů – přirozené chlazení z vody zlepšuje provozní teploty a zvyšuje výkon.

Mezi nejčastější limity těchto technologií patří náročnější logistika při instalaci, vyšší počáteční investice a specifické požadavky na servisní zásahy. V oblastech s mořskou vodou je navíc třeba řešit odolnost materiálů vůči korozi a biochemické degradaci.

Rekordní projekty, které definují budoucnost

Vývoj plovoucí fotovoltaiky ukazuje, jak se během posledních let technologie rozšířila a získává stále větší význam i výkon. Následující přehled ukazuje klíčové projekty podle roku uvedení do provozu:

• Three Gorges New Energy Floating Solar Farm, Čína – 150 MW (2017)
  Spuštěna v prosinci 2017 v provincii Anhui (město Huainan). Zásobuje elektřinou zhruba 94 000 domácností. Využívá panely od výrobce LONGi Solar.
• CECEP Floating Solar Farm, Čína – 70 MW (2019)
  Projekt realizovaný skupinou China Energy Conservation and Environmental Protection Group. Instalace využívá technologii Hydrelio od společnosti Ciel & Terre a zahrnuje téměř 195 000 panelů na více než 60 hektarech vodní plochy.
• Dezhou Dingzhuang Floating Solar Farm, Čína – 320 MW (2020–2022)
  Největší aktuálně provozovaná plovoucí elektrárna na světě. Výstavba probíhala ve dvou etapách (200 MW + 120 MW), projekt zahrnuje i bateriové úložiště (8 MWh) a propojení s větrnou elektrárnou (100 MW). Roční výroba dosahuje přibližně 550 milionů kWh.
• Sembcorp Tengeh Floating Solar Farm, Singapur – 60 MW (2021)
  Umístěná na nádrži Tengeh, spuštěna v roce 2021. Tvoří ji 122 000 panelů pokrývajících plochu 45 hektarů. Jde o jeden z prvních velkých projektů plovoucí fotovoltaiky v jihovýchodní Asii.
• Sirindhorn Dam Floating Solar Farm, Thajsko – 45 MW (2021)
  Elektrárna spuštěná rovněž v roce 2021 na řece Lam Dom Noi. Zahrnuje 145 000 panelů, přičemž vodní chlazení zvyšuje jejich účinnost přibližně o 15 %.
• Oostvoornse Meer Floating Solar Park, Nizozemsko – 27,4 MW (2022)
  Největší evropská FPV instalace, umístěná na vodní ploše v bývalém mořském zálivu. Využívá konstrukci přizpůsobenou pro slanou vodu a větrné podmínky.
• Saemangeum Floating Solar Power Plant, Jižní Korea – plánovaných 2,1 GW (dokončení 2025)
  Po dokončení půjde o nejvýkonnější plovoucí solární elektrárnu světa. Nachází se na území rekultivované mořské zátoky a symbolizuje směr, kterým se může plovoucí fotovoltaika dále ubírat – ve velkém měřítku a v synergii s pobřežní infrastrukturou.

Energie budoucnosti, která chrání vodu i klima

V době, kdy klimatické změny ovlivňují koloběh vody i biodiverzitu, mohou plovoucí solární elektrárny sehrát klíčovou roli. Nejenže umožňují šetrnější přístup k výrobě energie bez nutnosti záboru zemědělské půdy, ale zároveň aktivně napomáhají ochraně vodních zdrojů. Odborné studie ukazují, že v oblastech s opakujícím se přehříváním jezer dokáže správně navržený FPV systém stabilizovat teplotní režim vody a částečně zmírnit dopady horkých období.

Budoucnost této technologie bude záviset na vývoji materiálů, optimalizaci výrobních nákladů a politické ochotě podporovat udržitelná řešení. Jedno je však jisté – kombinace elektřiny ze slunce a vodní plochy nabízí cestu, jak vyrábět čistou energii chytře, bez kompromisů a s respektem k přírodě.