Солнечная энергия чистая, но обычно она занимает огромные участки земли. В Индии есть альтернатива — превратить каналы страны в сверкающие следы солнечных батарей.
В то время как суровое полуденное солнце падает на небольшую пыльную деревню в Гуджарате (западная Индия), линии синих солнечных панелей на стальных опорных конструкциях змеятся к горизонту. Панели закрывают верхнюю часть оросительных каналов, сияя, как переливающиеся зеркала. Эта небольшая деревня из 40 домов с соломенными стенами и оловянными крышами и неуклюжими бездомными коровами была одной из многих сельских общин Индии, в которых до недавнего времени не было электричества. Но теперь в каждом доме зажигается лампа, чтобы дети могли заниматься ночью, а фермеры могли доить коров еще долго после захода солнца.
Индия традиционно полагалась на угольные электростанции, которые вырабатывали 72% электроэнергии страны в 2018-19 годах. Сочетание обильного солнечного света — около 300 солнечных дней в году — и большого количества населения делает Индию идеальным местом для использования солнечной энергии. В конце первого квартала 2020 года мощность солнечной энергии в стране достигла 36,6 ГВт с целью увеличения до 100 ГВт к 2022 году.
Но одна из основных проблем при строительстве солнечных ферм — найти подходящее место для этого. Земля в Индии относительно дорога и часто имеет несколько владельцев, поэтому покупка земли связана с множеством формальностей. Высокая плотность населения Индии также оказывает давление на землю: в среднем 464 человека на квадратный километр. Солнечные панели на крыше — одно из решений, но солнечное пространство на крышах зданий тоже ограничено.
В Гуджарате ответ состоял в том, чтобы покрыть каналы солнечными батареями, как решение, которое одновременно сберегает землю, воду и выбросы углерода.
По словам Паяла Саксены, менеджера по стратегическому консалтингу в Gensol Engineering, в последние несколько лет фокус рынка солнечной энергии сместился с крупномасштабных коммунальных проектов на более мелкие проекты, в которых используется более инновационное использование пространства.
Пилотный 750-метровый участок в Гуджарате в 2014 году привел к строительству первой крупномасштабной солнечной электростанции на вершине канала в районе Вадодара штата Гуджарат в 2015 году стоимостью 18,3 миллиона долларов. По словам Маника Джолли, исполнительного директора Grassroots and Rural Innovative Development, участвовавшего в первом проекте канала реки Нармада, протяженный участок каналов, ведущих к реке Нармада, позволяет добывать электроэнергию в нескольких точках.
По словам Джолли, энергия, вырабатываемая из солнечного канала, может обеспечивать электроэнергией фермеров во время энергоемкого сезона орошения, а в межсезонье электроэнергия может подаваться в государственную сеть, продаваться распределительным компаниям или использоваться властями канала. Поскольку эта энергия вырабатывается в сельской местности, потери при передаче снижаются, а местная сеть укрепляется.
Со времени первого проекта строительства солнечного канала в Индии был введен в эксплуатацию ряд других, в том числе проект солнечной энергии на вершине канала мощностью 100 МВт на вершине канала от реки Нармада, протяженностью 40 км и ориентировочной стоимостью 1 млрд индийских рупий (13,9 млн долларов США).
В целом, Гуджарат имеет более 80 000 км каналов, протекающих через штат. По данным Государственной электроэнергетической корпорации Гуджарата, если бы 30% энергии было преобразовано в солнечную, можно было бы производить 18 000 МВт электроэнергии, что сэкономило бы 90 000 акров земли.
Взаимное преимущество
Преимущества солнечных электростанций на каналах заключаются не только в местном производстве энергии и экономии земли. Во-первых, солнечные электростанции можно построить намного быстрее, чем крупные угольные или газовые электростанции. Во-вторых, покрытие канала помогает предотвратить испарение воды, оставляя больше воды для растений и людей.
В таких штатах, как Гуджарат, Раджастан и Махараштра, где каналы в основном используются для орошения, испарение является большой проблемой, отмечает Пулкит Дхингра, директор-основатель AHA Solar Photovoltaics из Ахмедабада.
Еще один плюс панелей — сдерживание цветения водорослей в каналах. Рост водорослей может засорить водяные насосы и вызвать отравление.
«Благодаря установке солнечных панелей и отсутствию прямого солнечного света рост водорослей значительно снижен», — говорит Нилеш Кумар, старший руководитель проекта Института исследований и управления энергетики Гуджарата.
И хотя вода может получать пользу от солнечных панелей наверху, то же самое делают и панели от воды внизу. Проточная вода помогает панелям оставаться прохладными, что увеличивает их эффективность минимум на 2,5-5%. Однако есть и недостатки. Установки на вершине канала обходятся дороже, чем обычные солнечные установки. Опоры должны быть покрыты защитным слоем цинка, поскольку вода под ними увеличивает риск коррозии. По словам Дхингра, найти правильное место тоже сложно, поскольку ширина канала должна быть подходящей. Слишком широкая конструкция становится сложной и дорогой. Слишком узкий — и количество панелей, которые можно построить, слишком мало, чтобы поглотить достаточно солнечного света. И, конечно же, должен быть достаточный участок канала для размещения запланированной солнечной конструкции.
И, как и солнечные панели, размещаемые на земле или крышах, панели необходимо регулярно чистить, поскольку выработка электроэнергии снижается, если на них скапливается пыль. По словам Джолли, эксплуатация и техническое обслуживание проектов на верхушках каналов — большая проблема, поскольку для их очистки необходимо построить пандусы. Некоторые компании используют опрыскиватели и роботов для очистки панелей в отдаленных районах.
«Поскольку электростанции на вершине канала расположены на больших площадях и не могут быть защищены ограждением, проблемы безопасности являются серьезными — возможно, придется установить камеры для отслеживания хищений», — добавляет Пайал Саксена из Gensol Engineering.
Извилистый характер каналов также накладывает ограничения. Для максимального поглощения энергии солнечные панели должны быть обращены на юг, но направление канала нельзя диктовать. Солнечные батареи также служат препятствием для ремонта каналов или удаления ила, и очень часто деревья вдоль канала приходится вырубать, поскольку на этих участках не должно быть тени.
На данный момент в восьми штатах Индии введены в эксплуатацию проекты по строительству солнечных каналов.
«Эти инновационные проекты могут обеспечить дешевую и стабильную электроэнергию миллионам фермеров и повысить их прибыль», — говорит Джолли.
И есть больше возможностей для максимального использования возобновляемой энергии из каналов Индии, если солнечные фермы наверху будут объединены с гидроэнергетикой снизу, как предположили такие исследователи, как Сабах Усмани, аналитик из Фонда защиты окружающей среды. С их эффективностью водяного охлаждения и взаимной выгодой для каналов, которые проходят под ними, похоже, что эти извивающиеся, сверкающие солнечные каналы станут гораздо более распространенным явлением в Индии.
