水上ソーラーパネルはクリーンエネルギー生産の未来となるのか？

新しい研究によると、「浮体発電」は発電量を大幅に増加させ、貯水池の水を節約する可能性がある

ウィル・サリバン

日刊特派員

Nature Sustainability誌に先週掲載された研究結果によると、世界中の貯水池に設置された水上ソーラーパネルは、数千の都市に電力を供給するのに十分なエネルギーを生成できるという。

浮遊太陽光発電システム、または「浮体発電」と呼ばれるこれらの太陽電池アレイは、陸上のパネルと同じように機能し、太陽光を捉えて発電します。 それらは浮いたプラットフォームの上にあり、水域の底に接続されたケーブルによって所定の位置に維持されている、とWiredのマット・サイモンは書いています。 新しい研究は、この浮力技術が陸上の貴重なスペースを占有することなく、膨大な量の電力を生成し、水を節約する可能性があることを示しています。

科学者らは、世界中の 114,555 の貯水池の表面の 30% が水上発電で覆われ、各貯水池あたりの適用範囲が 30 平方キロメートルに制限されている場合に、どのくらいの電力が生産できるかを検討しました。 彼らは、世界中でパネルが年間 9,000 テラワット時を超えるエネルギーを生成すると推定しています。これは、2021 年に米国が消費する電力量の約 2.4 倍です。

「これは驚くべきことだ」と、新しい論文の共著者であり、カリフォルニア大学サンタクルーズ校の環境工学者であるJ・エリオット・キャンベル氏はWiredに語った。 「今日の太陽光発電量の約10倍です。 そして太陽光発電は猛烈な勢いで成長しています。 これらすべてのものをどこに置くか尋ねる時期があったとしたら、それは今です。」

ブラジル、中国、インド、インドネシア、シンガポール、韓国、タイ、ベトナムなどの少数の国は、限られた容量で水上太陽光パネルを使用することで、すでにその疑問に答えています。 カリフォルニア州は、太陽光パネルを用水路の上に設置するという同様のアイデアをテストする予定だ。

地域の水上発電がさらに導入されれば、124 か国の 6,256 都市が電力需要を完全に満たせる可能性があることが研究者らは発見した。 これは主に小規模な町に利益をもたらす可能性がある。これらの都市の70パーセント強は人口が5万人未満である一方、より人口の多い都市では、その大規模な人口を単独で養えるほど多くの貯水池のスペースがない可能性があると著者らは指摘している。

水上太陽光パネルの導入または使用拡大によって最も多くの発電量が見込まれる国は、米国、中国、ブラジル、インド、カナダの 5 か国です。 米国は、研究の制限（貯水池の30％、各貯水池の面積が30平方キロメートルを超えない）を条件に水上太陽光発電を利用することで、2021年の電力消費量のほぼ半分を賄える可能性がある。

水上ソーラーパネルは発電以外にも、年間推定 106 立方キロメートルの水を節約でき、これは 3 億人が年間使用する量に近い量です。 アルステクニカのジョン・ティマー氏によると、パネルが日陰を作り水温を下げ、蒸発の減少につながるからだという。 世界のいくつかの地域で深刻な干ばつが発生している中、これはある程度の救済策となる可能性があります。

さらに、水は太陽電池パネルを冷却することができるため、水上発電の効率が陸上の太陽電池パネルよりも 15% も高くなり、発電量が少なく、過熱するとメンテナンスが必要になります。

陸上のソーラーパネルはクリーンなエネルギー源ですが、多くのスペースを占有します。 ザ・ヴァージのジャスティン・カルマ氏によると、彼らは農業や生息地の保全目的に役立つ土地を利用しているという。

「土地利用は再生可能エネルギーにとって大きな問題になりつつあります。 人々は土地利用の競合を懸念しており、市場によっては土地を見つけるのに苦労するかもしれない」と、この研究には関与していないブルームバーグNEFの太陽光研究責任者ララ・ハイム氏は言う。ブルームバーグのカーリー・ワナに語った。 「ですから、そういった場所では、水の上に建設する動機が少しはあるのです。」

それでも、水上ソーラーパネルにはいくつかの欠点があります。 新しい論文の査読を担当した国立再生可能エネルギー研究所のエネルギー技術・政策研究者シカ・ガザンク氏は、地上のシステムより設置費用が25％高いとブルームバーグに語った。 また、水中の酸素レベルが低下する可能性があり、魚に害を及ぼす可能性があり、パネルは水質に悪影響を与える可能性があります。