Водно-енергийната взаимовръзка и опазването на ресурсите

Типичните соларни разработки включват различни типове ФЕЦ, обикновено монтирани на земята, което води до значителното използване на земни ресурси. При други обстоятелства, предназначената за изграждане на ФЕЦ земя би могла иначе да се използва за селско стопанство, жилищно строителство, опазване на местообитанията на дивата природа или горите.

Агроволтаиците включват инсталирането на фотоволтаични инсталации, които се комбинират със селското стопанство, за да се запазят наличните земни ресурси. Това решение може да включва монтирани на земята панели, повдигнати на височини, по-значими от обикновено, за да позволят отглеждането на култури, разположени под инсталацията.

Идеята зад връзката вода-енергия е да се опазят водните ресурси и да се увеличи производството на възобновяема енергия като комбинирано решение. Плаващите (FPV) разработки (известни също като Floatovoltaics) са част от решението. Китай наскоро изгради 320MW плаваща соларна инсталация в провинцията Шандонг. Въпреки, че не са толкова добре установени, слънчевите разработки, разположени над канали, също могат да запазят земните и водните ресурси и представляват нарастващ интерес.

Слънчеви канали в Калифорния

През март 2021 г. Калифорнийският университет публикува проучване относно решението за слънчеви канали „Енергията и водата съпътстват ползите от покриването на канали със слънчеви панели“. Проучването заключава, че инсталирането на слънчеви фотоволтаици над всички канали на Калифорния (4000 мили) ще спести повече от 65 милиарда галона вода годишно поради намаленото изпарение, причинено от засенчване. Очакваният енергиен капацитет на такава концепция ще бъде 13 гигавата (GW), което се равнява на приблизително една шеста от текущия инсталиран капацитет  от ВЕИ в Калифорния, а потенциалните спестени земни ресурси са значителни.

Застаряващата енергийна инфраструктура на Калифорния е допринесла за катастрофални горски пожари и многодневни прекъсвания. Изграждането на интелигентни слънчеви проекти върху канали и друга нарушена земя може да направи енергийната и водната инфраструктура по-устойчиви, като същевременно пести вода, намалява разходите и помага в борбата с изменението на климата.

Въпреки че проектът е първи по рода си в САЩ, има съществуващ аналог в Индия, което подкрепя концепцията за изграждане на соларни канали. През 2012 г. е разработен „Canal Solar Power Project“, пилотен проект с мощност 1 MW по протежение на 750-метров участък от канал в Гуджарат, Индия. След това успехът на този проект е довел до първото по рода си широкомащабно  разгръщане на проект за соларен канал на цена от 18,3 милиона долара . Освен това, 100MW инсталация е въведена в експлоатация над каналите на река Нармада и ще покрие близо 40 км.

Въпреки тези успехи, не всички предложени проекти за слънчеви канали са получили зелена светлина досега. Например, проучване, проведено от Националната лаборатория за възобновяема енергия (NREL), заключва, че предложеният проект от 336 мили „Central Arizona Project Canal“ ще доведе до разходи, които биха надвишили потенциалните ползи.

Енергията, генерирана от слънчевия канал, може да осигури електричество за фермерите по време на енергоемкия напоителен сезон, а извън сезона електричеството може да се подава в държавната мрежа, да се продава на разпределителни компании. 

Предимства на соларните канали:

• Панелите остават по-хладни над вода, което увеличава енергийния им капацитет;
• Намалено изпарение на вода и запазване на водното ниво на канала;
• Опазване на земните ресурси и избягване на цената на земята чрез използване на съществуващата мрежа от отворени канали;
• По-ниски разходи за поддръжка поради намаляване на растежа на водорасли/плевели, което води до подобрено качество на водата и намалено използване на хербициди.

Недостатъци:

• Инсталирането на конструкцията за поддържане на слънчеви фотоволтаици над вода е по-скъпо, отколкото на сушата. Необходимо е да се постави защитен цинков слой върху опорите, за да се предотврати корозия; 
• Инсталацията не е подходяща за всички участъци по дължината на канала, тъй като ориентацията на инсталираните панели може да не е подходяща (напр. панелите с южно или източно/западно изложение са типични за монтирани на земята панели) и използването на панели, които проследяват движението на слънцето, няма да бъде възможно;
• Каналите могат да бъдат разположени в селски райони, където съхранението и/или преноса на електроенергия може да е непосилно;
• Потенциално увеличени разходи за поддръжка на канала – слънчевите панели биха действали като потенциална пречка. Освен това, почистването на панела, с цел осигуряването на непрекъсната ефективност би било по-трудно поради намаления лесен достъп.