Analiza techno‑ekonomicznej wykonalności pływających systemów fotowoltaicznych na 58 marokańskich zaporach: potencjał energetyczny, opłacalność ekonomiczna i parowanie wody

Dlaczego instalowanie paneli słonecznych na wodzie ma znaczenie

W miarę jak kraje ścigają się, by ograniczyć emisje węgla, pojawia się praktyczny problem: gdzie umieścić wszystkie nowe panele słoneczne. W kraju takim jak Maroko, gdzie jest dużo słońca, ale ziemia i woda są wąskim zasobem, odpowiedź może leżeć na powierzchni zapór. Badanie to analizuje, jak pływające farmy słoneczne na 58 marokańskich zbiornikach mogłyby dostarczyć dużych ilości czystej energii, jednocześnie ograniczając parowanie cennej wody.

Słońce, spragnione zbiorniki i rosnące zapotrzebowanie na energię

Maroko postawiło sobie ambitny cel: do 2030 r. ponad połowa energii elektrycznej ma pochodzić ze źródeł odnawialnych. Kraj korzysta z około 3000 godzin nasłonecznienia rocznie i wysokiego promieniowania słonecznego, co czyni energetykę słoneczną szczególnie atrakcyjną. Jednocześnie Maroko w dużym stopniu polega na zaporach do magazynowania wody pitnej, na potrzeby rolnictwa i przemysłu. Te zbiorniki tracą jednak ogromne ilości wody na skutek parowania w ocieplającym się, wysychającym klimacie. Autorzy wskazują pływającą fotowoltaikę (FPV) jako sposób na równoczesne stawienie czoła obu wyzwaniom, przekształcając powierzchnię zapór w producentów energii i źródła cienia.

Jak działają pływające farmy słoneczne

W instalacji FPV standardowe panele montowane są na pływających platformach, które unoszą się na zbiorniku, podczas gdy falowniki i transformatory umieszczone są bezpiecznie na lądzie i połączone kablami podwodnymi. Woda chłodzi panele, nieco zwiększając ich wydajność w porównaniu z systemami naziemnymi, a panele z kolei zacieniają powierzchnię, pomagając ograniczyć parowanie. Badanie ocenia dwa wiodące międzynarodowo stosowane projekty platform i stwierdza, że oba można dostosować do marokańskich zapór, przy czym jeden z projektów oferuje wyraźną przewagę pod względem kosztu w przeliczeniu na jednostkę wytwarzanej mocy.

Pomiary strat wody i zysków słonecznych

Aby ocenić, co FPV mogłaby zrobić na skalę krajową, badacze najpierw musieli oszacować wielkość i zachowanie marokańskich zbiorników. Ponieważ oficjalne dane o powierzchniach były niekompletne, wykorzystali mapy satelitarne i analizę obrazów opartą na kolorze, aby oszacować powierzchnię 58 zapór, znajdując łączną powierzchnię około 433 kilometrów kwadratowych. Następnie zastosowali znany model parowania, zasilany danymi o nasłonecznieniu i temperaturze, aby oszacować, że te zapory tracą rocznie około 909 milionów metrów sześciennych wody — niemal miliard ton. Równocześnie obliczyli, ile energii słonecznej panele na tych zbiornikach mogłyby zebrać, testując różne kąty nachylenia i potwierdzając, że zakres około 11–31 stopni daje dobrą wydajność; jako praktyczny i stabilny kompromis wybrano umiarkowany kąt 11 stopni.

Ile mocy i po jakim koszcie?

Zespół postawił następnie uderzające pytanie: czy pokrycie części każdej zapory pływającymi panelami mogłoby wyprodukować wystarczającą ilość energii, by zaspokoić obecne zapotrzebowanie Maroka? Ich modelowanie sugeruje, że pokrycie około 40% łącznej powierzchni zbiorników wystarczyłoby do wygenerowania mniej więcej rocznego zużycia energii elektrycznej kraju. Nawet wykorzystanie zaledwie 1% powierzchni w wybranych zaporach dostarczyłoby znaczących ilości do krajowej sieci. Duże zbiorniki, takie jak Al Wahda i Al Massira, wyróżniają się jako szczególnie obiecujące lokalizacje. Po stronie finansowej autorzy szacują, że przy rozsądnych założeniach dotyczących cen sprzętu i umiarkowanych korzyści wydajnościowych wynikających z chłodzenia przez wodę, takie projekty mogłyby się zwrócić w mniej niż dekadę. Ostrzegają jednak, że rzeczywiste koszty eksploatacji i utrzymania są słabo udokumentowane, więc prognozy zysków pozostają niepewne.

Równoważenie energii, wody i przyszłych ryzyk

Ponad suchymi liczbami, badanie rozważa wybory konstrukcyjne i ryzyka. Kąt nachylenia nie dotyczy tylko łapania światła: panele bardziej poziome zacieniają większą część wody i mogą dodatkowo ograniczyć parowanie, podczas gdy bardziej strome mogą nieznacznie zwiększyć uzysk energetyczny, ale pozwalają na większe straty wody. Autorzy argumentują, że około 11 stopni stanowi dobry kompromis między produkcją energii, stabilnością konstrukcji pływających a oszczędnością wody. Wskazują też na brakujące informacje, takie jak szczegółowe dane o głębokości zapór i zachowaniu podczas suszy, które są niezbędne do zaprojektowania bezpiecznych systemów kotwiczenia i zrozumienia, jak platformy zachowałyby się w czasie ekstremalnych okresów suszy. Integracja pływającej fotowoltaiki z opcjami magazynowania energii, takimi jak elektrownie przepompowo‑magazynowe czy zielony wodór, oraz inteligentne zarządzanie siecią, jest wskazywana jako klucz do przekształcenia przerywanego nasłonecznienia w niezawodne źródło mocy.

Co to oznacza dla przyszłości Maroka

Mówiąc prosto, to badanie pokazuje, że pokrycie ułamka powierzchni zapór Maroka pływającymi panelami słonecznymi mogłoby dostarczyć dużej części — potencjalnie całego — zapotrzebowania kraju na energię elektryczną, jednocześnie chroniąc rzadkie zasoby wodne przed parowaniem. Podejście to wykorzystuje istniejącą infrastrukturę, unika konkurencji z gruntami rolnymi i korzysta z naturalnego chłodzenia przez wodę, co nieco poprawia efektywność paneli. Choć pozostają pytania dotyczące długoterminowych kosztów, konserwacji i zachowania w okresach poważnej suszy, badanie przedstawia przekonujący argument, że pływająca fotowoltaika może stać się centralnym filarem czystszej i bardziej wodosmartowej przyszłości energetycznej Maroka.

Cytowanie: Mouhaya, A., El Hammoumi, A., El Ghzizal, A. et al. Techno-economic feasibility analysis of floating photovoltaic systems on 58 Moroccan dams: energy potential, economic viability, and water evaporation. npj Clean Energy 2, 8 (2026). https://doi.org/10.1038/s44406-026-00025-9

Słowa kluczowe: fotowoltaika pływająca, energia odnawialna, ochrona zasobów wodnych, zapory Maroko, planowanie energii słonecznej