Технико-экономический анализ плавающих солнечных установок на 58 марокканских плотинах: энергетический потенциал, экономическая целесообразность и испарение воды

Почему важно размещать солнечные панели на воде

По мере того как страны стремятся сократить выбросы углерода, у них встает практическая задача: куда разместить все новые солнечные панели. В такой стране, как Марокко, где много солнца, но земля и вода находятся под давлением, ответ может скрываться на поверхности водохранилищ. Это исследование изучает, как плавающие солнечные фермы на 58 марокканских резервуарах могли бы обеспечить значительные объемы чистой электроэнергии и одновременно сохранить драгоценную воду от испарения.

Солнце, иссушаемые плотины и растущая потребность в энергии

Марокко поставило амбициозную цель: к 2030 году более половины электроэнергии должно поступать из возобновляемых источников. Страна получает примерно 3000 солнечных часов в год и обладает высокой солнечной радиацией, что делает солнечную энергию особенно привлекательной. В то же время Марокко сильно зависит от плотин для накопления воды на питьевые нужды, сельское хозяйство и промышленность. Эти резервуары, однако, теряют огромные объемы воды из-за испарения в условиях потепления и засушливости. Авторы выделяют плавающую фотоэлектрику (FPV) как способ одновременно решить обе проблемы, превратив поверхности водохранилищ в генераторы энергии и тени.

Как работают плавучие солнечные фермы

В установке FPV стандартные солнечные панели монтируются на поплавковых платформах, которые плавают на поверхности резервуара, а инверторы и трансформаторы располагаются на берегу и соединяются с платформами через подводные кабели. Вода охлаждает панели, что слегка повышает их эффективность по сравнению с наземными системами, а сами панели затеняют поверхность, помогая уменьшить испарение. В исследовании оцениваются два ведущих международных типа платформ и показано, что оба могут быть адаптированы для марокканских плотин, при этом одна из конструкций дает явное преимущество по стоимости единицы вырабатываемой мощности.

Измерение потерь воды и прироста солнечной выработки

Чтобы понять, что FPV может дать в масштабах страны, исследователи сначала должны были количественно охарактеризовать размеры и поведение марокканских водохранилищ. Поскольку официальные данные о поверхности были неполными, они использовали спутниковые карты и анализ изображений по цвету, чтобы оценить площадь поверхности 58 плотин, получив совокупную площадь примерно 433 квадратных километра. Затем применили известную модель испарения, питая её данными о солнечном облучении и температуре, и оценили, что эти плотины теряют около 909 миллионов кубометров воды в год — почти миллиард тонн. Одновременно они рассчитали, сколько солнечной энергии могли бы собирать панели на этих резервуарах, протестировав разные углы наклона панелей и подтвердив, что диапазон примерно 11–31 градус обеспечивает хорошую производительность; практическим и стабильным компромиссом выбран умеренный наклон в 11 градусов.

Сколько энергии и по какой цене?

Команда затем задала впечатляющий вопрос: если покрыть часть каждой плотины плавучими солнечными панелями, сможет ли получаемая электроэнергия покрыть текущий спрос Марокко? Их модели показывают, что покрытие примерно 40% совокупной поверхности резервуаров могло бы сгенерировать примерно годовое потребление электроэнергии всей страны. Даже использование всего 1% поверхности на отобранных плотинах дало бы значимые поставки в национальную сеть. Крупные водохранилища, такие как Аль-Вахда и Аль-Массира, выделяются как особенно мощные площадки. В финансовом плане авторы оценивают, что при разумных допущениях по ценам оборудования и скромном приросте эффективности благодаря охлаждению водой такие проекты могли бы окупиться менее чем за десять лет. Они, однако, предупреждают, что реальные эксплуатационные и ремонтные расходы плохо документированы, поэтому прогнозы прибыли остаются неопределенными.

Балансировка энергии, воды и будущих рисков

Помимо сырых цифр, исследование рассматривает проектные решения и риски. Угол наклона, например, важен не только для улавливания солнца: более пологие панели затеняют большую часть воды и могут дополнительно уменьшать испарение, тогда как более крутые могут немного увеличить выработку энергии, но допускать большее испарение. Авторы утверждают, что около 11 градусов обеспечивает хороший баланс между производством энергии, устойчивостью плавучих конструкций и экономией воды. Они также выделяют недостающие данные, такие как подробная глубина плотин и поведение во время засух, которые необходимы для проектирования надежных якорных систем и понимания, как платформы будут реагировать в периоды экстремальной сухости. Интеграция плавающей солнечной энергетики с опциями накопления энергии, такими как перекачиваемые гидроаккумулирующие станции и «зелёный» водород, а также умное управление сетью, названа ключевой для превращения прерывистого солнечного ресурса в надежную энергию.

Что это означает для будущего Марокко

Проще говоря, это исследование показывает, что покрытие части поверхностей марокканских водохранилищ плавучими солнечными панелями могло бы обеспечить значительную долю — потенциально всю — потребности страны в электроэнергии и одновременно защитить дефицитную воду от испарения. Подход использует существующую инфраструктуру, избегает конкуренции с сельхозугодьями и учитывает естественное охлаждение водой, что делает панели немного эффективнее. Хотя остаются вопросы о долгосрочных затратах, обслуживании и поведении в условиях тяжелых засух, работа представляет убедительный аргумент в пользу того, что плавучая солнечная энергетика может стать ключевым элементом более чистого и более бережного по отношению к воде энергетического будущего Марокко.

Цитирование: 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

Ключевые слова: плавучая солнечная энергетика, возобновляемая энергия, сохранение воды, плотины Марокко, планирование солнечной энергетики