Cum funcționează fermele solare? Prezentare generală, beneficii, impact asupra mediului

Fermele solare devin peisaje familiare, pe măsură ce tot mai mulți consumatori de electricitate își obțin energia de la soare fără a instala nimic pe acoperișuri.

Spre deosebire de sistemele solare de pe acoperiș, o fermă solară este de obicei amplasată în afara proprietății clientului solar. Cunoscute și sub denumirea de parcuri solare sau grădini solare, fermele solare sunt de obicei montate la sol și deservesc mai mulți clienți — de la mai puțin de zece la sute de mii.

Doar un mic punct pe radar acum un deceniu, fermele solare mari și mici sunt în plină expansiune. În iulie 2018, 544 de proiecte erau înregistrate în baza de date a fermelor solare întreținută de Laboratorul Național pentru Energie Regenerabilă (NREL). Doi ani și jumătate mai târziu, în decembrie 2020, lista NREL includea 1.592 de ferme solare. Fermele solare au crescut ca număr și dimensiune datorită scăderii continue a costului energiei solare, prețurile scăzând cu 89% între 2010 și 2020. Scăderea costului este unul dintre motivele pentru care mai multă energie solară nouă a fost adăugată la mixul electric din Statele Unite decât oricare altă sursă timp de doi ani consecutiv.

Energie solară la scară utilitară vs. ferme solare comunitare

Deși fermele solare la scară utilitară tind să fie mult mai mari decât fermele solare comunitare, principala diferență este participarea clienților.

Într-o fermă de solar comunitar, mai mulți clienți dețin în comun sau se abonează la un proiect solar local și primesc credite pe facturile de utilități pentru energia pe care o produce partea lor din proiectul solar. Prin contrast, proiectele la scară utilitară pot fi dezvoltate de compania electrică însăși sau de companii energetice private care vând direct electricitatea produsă utilităților, fără participarea clienților.

Proiectele solare comunitare variază, în general, ca dimensiune de la 2 la 2.000 de kilowați (kW) sau mai mult. Unele state impun limite asupra dimensiunii proiectelor solare comunitare, fie direct în termeni de kilowați pe care îi pot genera, fie prin limitarea numărului de persoane care se pot alătura unui proiect. Laboratorul Național Lawrence Berkeley consideră proiecte la scară utilitară orice proiect solar montat la sol egal sau mai mare de 5 megawați (MW). În decembrie 2020, existau 129 de ferme solare în Statele Unite care aveau 5 MW sau mai mult, conform NREL.

Cele mai mari ferme solare din lume

Recordul pentru cele mai mari ferme solare (sau „parcuri”, așa cum sunt cunoscute în alte părți ale lumii) continuă să fie depășit. Lista primelor 10 nu include ferme mai vechi de un deceniu. Prin contrast, lista celor mai mari 10 centrale electrice active din lume include barajul Grand Coulee, construit în 1942.

1. Parcul Solar Bhadla se clasează la limită drept cea mai mare fermă solară din lume, cu 2.245 MW. (Prin comparație, statul New York avea 3 GW de energie solară instalată până în iulie 2021, suficient pentru a alimenta 500.000 de locuințe.) Proiectul Bhadla este situat într-o regiune îndepărtată și aridă din vestul Indiei, unde temperaturile depășesc în mod regulat peste 37 °C. A fost construit în patru faze începând cu 2015 și a fost finalizat în 2019. Deși India generează încă 80% din energia sa din cărbune, petrol și biomasă, Parcul Solar Bhadla face parte din obiectivul țării de a instala 175 de gigawați (GW) de energie regenerabilă până în 2022. (Un gigawatt înseamnă 1.000 MW, sau un miliard de wați.)
2. Imediat în urma Parcului Solar Bhadla se află Parcul Solar Huanghe Hydropower Hainan de 2.200 MW, care a fost deschis în 2020 în provincia Qinghai din China. Acesta reprezintă ambițiile țării de a se îndepărta de dependența puternică de cărbune. La fel ca India, China se bazează încă masiv pe cărbune, 61% din electricitatea sa fiind generată din cărbune în 2019. China a instalat 48,2 GW de energie solară în 2020, mai mult decât dublu față de Statele Unite pe locul al doilea, și o treime din totalul instalațiilor mondiale pentru anul respectiv.
3. Proiectul de energie solară Shakti Sthala din Karnataka, India, cuprinde 2.050 MW capacitate solară — singurul alt parc solar de peste 2 GW. A fost finalizat în 2019 și acoperă 13.000 de acri de teren. Închiriind terenul de la 2.300 de fermieri locali în loc să îl dețină direct, ferma solară va produce energie curată în același timp în care crește veniturile rurale și îi ajută pe fermieri să rămână pe terenurile lor.
4. Parcul Solar Benban din Egipt, cu 1.650 MW, este cea mai mare fermă solară din afara Asiei. Inițiat în 2014 și amplasat cu ajutorul NASA, acesta cuprinde peste 7 milioane de panouri solare individuale și a fost finalizat în noiembrie 2019. La fel ca alte ferme solare amplasate în deșert, inclusiv cele din sud-vestul american, amplasarea fermelor solare reprezintă adesea un compromis între radiația solară crescută găsită în deșerturi și eficiență redusă a panourilor solare la temperaturi ridicate.

Impactul fermelor solare asupra mediului

Pe măsură ce tot mai multe ferme solare apar în peisaj, reacția negativă împotriva lor a crescut, unele bazate pe preocupări legitime legate de mediu, altele bazate pe informații eronate despre impactul lor asupra mediului.

Echilibrarea energiei curate cu biodiversitatea

Pierderea biodiversității este cealaltă criză majoră pe lângă urgența climatică. Nu ar trebui să fim nevoiți să sacrificăm abordarea uneia în detrimentul celeilalte.

Conform NREL, instalarea suficientă energie solară pentru a îndeplini obiectivele Acordului de la Paris ar necesita „o suprafață maximă de teren echivalentă cu 0,5% din suprafața continentală a Statelor Unite”. Totuși, nu toate suprafețele de teren sunt create la fel, așa că prioritizarea utilizării terenurilor brownfield, a fostelor depozite de deșeuri, a zonelor perturbate, a terenurilor contaminate, a zonelor destinate uzului industrial și a altor zone nesensibile, va reduce riscul pentru biodiversitate. Nici securitatea alimentară a națiunii nu ar trebui periclitată prin sacrificarea terenurilor agricole productive.

Multe state au „cele mai bune practici de amplasare” pentru instalatorii de panouri solare, la fel ca și Departamentul Energiei al Statelor Unite, pentru a minimiza impactul fermelor solare asupra mediului. Opt state din SUA au, de asemenea, legislație care promovează ferme solare „prietenoase cu polenizatorii” pentru a proteja biodiversitatea locală.

Planificate și amplasate corespunzător, fermele solare pot proteja și îmbunătăți peisajele în același timp în care protejează terenurile agricole productive. Așa cum se vede în proiectul solar Shakti Sthala, închirierea terenului pentru proiecte solare pe proprietățile agricole nepotrivite pentru agricultură poate crește veniturile fermierilor suficient pentru a le permite să continue să-și cultive pământul în loc să îl vândă dezvoltatorilor. Integrarea panourilor solare în operațiunile agricole (cunoscută sub numele de agrivoltaicelor) poate oferi umbră pentru animale, proteja culturile de ploile abundente, reduce pierderile de apă și crește randamentele agricole, producând în același timp suficientă electricitate pentru a susține ferma.

Beneficiile pentru mediu ale statutului de „prosumator”

Deși mai puțin cuantificabile, este important să nu subestimăm beneficiile implicării părților interesate în proiectele solare.

Relația tradițională dintre companiile de electricitate și clienții lor este, în general, unidirecțională: utilitățile generează și livrează electricitate, în timp ce singura interacțiune a clienților cu utilitatea lor este o conectare inițială și o plată lunară. Desigur, cu excepția cazului în care se întrerupe curentul. Această relație unidirecțională nu se schimbă în cazul energiei solare la scară utilitară. Și implicarea consumatorilor nu s-a schimbat; singura diferență este că sursa de energie este mai curată.

Atât în cazul energiei solare pe acoperiș, cât și în cel comunitar, clienții sunt „prosumatori” – atât producători, cât și consumatori de electricitate – iar relația lor cu consumul de electricitate se schimbă. Plătind facturile de utilități cu energia pe care panourile lor solare o produc, devin mai conștienți de câtă energie folosesc și, prin urmare, sunt mai predispuși să o reducă.

Un sondaj al clienților solari din California a constatat că 87% dintre ei au întreprins și alte acțiuni de eficiență energetică, cum ar fi instalarea de iluminat și electrocasnice eficiente. Chiar și printre proprietarii de vehicule electrice conștienți de mediu, cei fără energie solară au folosit cu 58% mai multă electricitate decât o gospodărie tipică. Deși există unele dovezi că clienții de electricitate își cresc consumul de energie atunci când adoptă energia solară, aceasta reprezintă o mică fracțiune (18% în unele studii) din energia crescută pe care o produc.

Efectul net rămâne că electricitatea mai curată este adăugată în rețea, iar amprenta de carbon a clientului este mai mică chiar și cu un consum mai mare de electricitate. Cu cât producția de electricitate este mai mult în mâinile consumatorilor, cu atât sunt mai predispuși să reducă emisiile de gaze cu efect de seră.