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

Fermele solare devin tot mai familiare în peisaj, pe măsură ce tot mai mulți clienți își obțin energia de la soare fără a instala nimic pe acoperișurile lor.

Spre deosebire de sistemele solare de pe acoperișuri, o fermă solară este, de obicei, amplasată în afara proprietății unui client. Cunoscute și sub numele de parcuri solare sau grădini solare, fermele solare sunt, în general, montate la sol și deservesc mai mulți clienți—de la mai puțin de zece până la sute de mii.

Acum un deceniu, fermele solare erau abia vizibile pe radar, dar acum sunt în plină expansiune. În iulie 2018, baza de date a fermelor solare întreținută de Laboratorul Național de Energie Regenerabilă (NREL) includea 544 proiecte. Doi ani și jumătate mai târziu, în decembrie 2020, lista NREL cuprindea 1.592 ferme solare. Creșterea numărului și dimensiunii fermelor solare se datorează scăderii continue a costurilor energiei solare, prețurile scăzând cu 89% între 2010 și 2020. Această scădere a costurilor este unul dintre motivele pentru care mai multă energie solară a fost adăugată în mixul energetic din Statele Unite decât orice altă sursă, doi ani consecutiv.

Sisteme solare 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 constă în participarea clienților.

Într-o fermă comunitară, mai mulți clienți fie dețin împreună, fie se abonează la un proiect solar local și primesc credit pe facturile de utilități pentru energia produsă de partea lor din proiectul solar. În schimb, proiectele la scară utilitară pot fi dezvoltate de compania de electricitate însăși sau de companii private de energie care vând electricitatea direct către utilități, fără implicarea directă a clienților.

Proiectele solare comunitare au, de obicei, dimensiuni între 2 și 2.000 kilowați (kW) sau mai mult. Unele state limitează dimensiunea proiectelor solare comunitare, fie direct, în funcție de kilowații pe care îi pot genera, fie limitând numărul de persoane care pot participa la un proiect. Laboratorul Național Lawrence Berkeley consideră ca proiecte la scară utilitară orice proiect solar montat la sol care are cel puțin 5 megawați (MW). În decembrie 2020, existau 129 ferme solare în Statele Unite cu o capacitate de 5 MW sau mai mare, conform NREL.

Cele mai mari ferme solare din lume

Recordul pentru cele mai mari ferme solare (sau „parcuri,” cum sunt numite în alte părți ale lumii) este constant depășit. Top 10 cele mai mari ferme nu include proiecte mai vechi de un deceniu. În schimb, lista celor mai mari 10 centrale electrice active din lume include Barajul Grand Coulee, construit în 1942.

• Bhadla Solar Park este considerat cel mai mare parc solar din lume, cu o capacitate de 2.245 MW. (Prin comparație, statul New York avea instalate 3 GW de energie solară până în iulie 2021, suficient pentru a alimenta 500.000 de locuințe.) Proiectul Bhadla este situat într-o regiune aridă și izolată din vestul Indiei, unde temperaturile depășesc frecvent 38°C. Construcția a început în 2015 și s-a finalizat în 2019. Deși India generează încă 80% din energie din cărbune, petrol și biomasă, parcul solar Bhadla face parte din obiectivul țării de a atinge 175 GW de energie regenerabilă până în 2022. (Un gigawatt este echivalentul a 1.000 MW sau un miliard de wați.)
• La mică distanță în urma parcului Bhadla se află un parc solar de 2.200 MW din provincia Qinghai, China, inaugurat în 2020. Acesta reflectă ambițiile Chinei de a reduce dependența sa masivă de cărbune. În 2019, 61% din electricitatea Chinei era generată din cărbune. În 2020, China a instalat 48,2 GW de energie solară, mai mult decât dublu față de Statele Unite, ocupând locul al doilea și reprezentând o treime din totalul mondial al instalațiilor solare din acel an.
• Proiectul solar din Karnataka, India, are o capacitate de 2.050 MW, fiind singurul alt parc solar cu o capacitate de peste 2 GW. Finalizat în 2019, acesta acoperă 13.000 de acri de teren. Parcul solar închiriază terenurile de la 2.300 de fermieri locali, ceea ce le crește veniturile rurale și îi ajută să își păstreze terenurile, producând în același timp energie curată.
• Parcul solar de 1.650 MW din Egipt este cel mai mare parc solar situat în afara Asiei. Inițiat în 2014 și amplasat cu ajutorul NASA, acesta include peste 7 milioane de panouri solare individuale și a fost finalizat în noiembrie 2019. La fel ca alte ferme solare amplasate în deșerturi, inclusiv cele din sud-vestul american, amplasarea fermelor solare implică un compromis între radiația solară crescută din deșerturi și eficiența redusă a panourilor solare la temperaturi ridicate.

Impactul asupra mediului al fermelor solare

Pe măsură ce tot mai multe ferme solare apar în peisaj, reacțiile împotriva acestora au crescut, unele fiind bazate pe preocupări valide, altele pe concepții greșite despre impactul lor asupra mediului.

Echilibrarea energiei curate cu biodiversitatea

Pierderea biodiversității este a doua mare criză, alături de urgența climatică. Nu ar trebui să sacrificăm abordarea uneia în detrimentul celeilalte.

Potrivit NREL, instalarea unei cantități suficiente de energie solară pentru a atinge obiectivele Acordului Climatic de la Paris ar necesita „o suprafață maximă de teren echivalentă cu 0,5% din suprafața continuă a Statelor Unite.” Nu toate terenurile sunt egale, așa că prioritizarea utilizării zonelor industriale abandonate, a fostelor gropi de gunoi, a terenurilor contaminate și a altor zone neafectate reduce riscul pentru biodiversitate. De asemenea, securitatea alimentară a națiunii nu ar trebui compromisă prin sacrificarea terenurilor agricole productive.

Există „practici optime de amplasare” pe care instalatorii de panouri solare trebuie să le urmeze pentru a minimiza impactul fermelor solare asupra mediului. De asemenea, opt state din SUA au adoptat legislații care promovează fermele solare „prietenoase cu polenizatorii” pentru a proteja biodiversitatea locală.

Planificate și amplasate corect, fermele solare pot proteja și îmbunătăți peisajele, în timp ce păstrează terenurile agricole productive. După cum s-a observat la proiectul solar Shakti Sthala, închirierea terenurilor pentru proiecte solare pe proprietăți agricole nepotrivite pentru cultivare poate genera suficiente venituri pentru ca fermierii să continue să își lucreze pământul, în loc să-l vândă dezvoltatorilor. Integrarea panourilor solare în operațiunile agricole (cunoscută sub numele de agrovoltaic) poate oferi umbră pentru animale, reduce pierderile de apă și crește producțiile agricole, în timp ce produce suficientă electricitate pentru a susține ferma.

Beneficii de mediu ale rolului de „prosumer”

Deși mai greu de cuantificat, este important să nu subestimăm beneficiile implicării consumatorilor în proiectele solare.

Relația tradițională dintre companiile de electricitate și clienții lor este, de obicei, unidirecțională: companiile produc și livrează electricitate, iar clienții interacționează doar prin conectare inițială și plata lunară a facturii. Această relație nu se schimbă în cazul proiectelor solare la scară utilitară, unde singura diferență este sursa de energie mai curată.

În cazul sistemelor solare de pe acoperiș sau al proiectelor comunitare, însă, clienții devin „prosumeri”—atât producători, cât și consumatori de energie electrică—iar relația lor cu consumul de energie se schimbă. Plata facturilor cu energia produsă de panourile lor solare îi face mai conștienți de câtă energie folosesc și, astfel, mai predispuși să o reducă.

Un sondaj realizat în rândul clienților solari din California a arătat că 87% dintre aceștia au adoptat și alte măsuri de eficiență energetică, cum ar fi instalarea de becuri și aparate eficiente. Chiar și printre proprietarii de vehicule electrice conștienți de mediu, cei fără sisteme solare au folosit cu 58% mai multă energie electrică decât gospodăriile tipice. Deși există unele dovezi că adoptarea energiei solare crește consumul de energie, această creștere reprezintă doar o mică parte (18% în unele studii) din energia suplimentară produsă.

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

Fermele solare vor continua să se extindă

Se estimează că fermele solare vor continua să doboare recorduri de noi instalații în următorii trei ani, conform analiștilor din industrie de la Wood Mackenzie. Reglementările și supravegherea adecvată sunt necesare pentru a minimiza impactul asupra mediului al acestei creșteri, astfel încât beneficiile luptei împotriva schimbărilor climatice să fie echilibrate cu necesitatea protejării biodiversității Pământului. Fără ambele, sustenabilitatea nu va fi atinsă.