新たな研究とあるエネルギー専門家によると、浮体式太陽光は、アフリカ諸国が電力インフラを持続可能な形で拡大するうえで有益な手段となりうる。
パネルが貯水池の1％を覆うだけで、これだけでアフリカの水力発電容量は倍増し、ダムからの発電量は50％増加しうる。
ただし、水質への影響や、鳥の糞による汚れ（バードファウリング）や腐食の影響を含む技術的課題など、依然として不明な点が残っています。
アフリカの水力発電ダムによって形成された湖の上に浮かぶ太陽光パネルは、新たな研究によれば、大きな新たな電源となりうる。
これらのパネルが貯水池のわずか1％を覆うだけでも、これだけでアフリカの水力発電容量は倍増し、ダムからの発電量は50％増加しうる。
水力ダムは、数百万人が依然として電気を利用できない大陸において、最大の再生可能エネルギー源です。しかし、その将来的な潜在力は気候変動によって妨げられる可能性があります。
最近、『Renewable Energy』に掲載された新たな論文では、研究者らが、既存のダムの発電能力を高めるため、湖に設置した浮体式太陽光パネルを活用する可能性を示しています。
大陸が「気候危機と広範なエネルギー貧困」の間で板挟みになる中、ある地域の専門家は Carbon Brief に対し、浮体式太陽光は、アフリカ諸国が電力インフラを持続可能な形で拡大するうえで有益な手段となりうると語っています。
水力発電の強化
水力発電は、アフリカ全体で発電される電力の17％を占めており、エチオピア、モザンビーク、ザンビアを含む一部の国では90％を超えています。
Samuel Gyamfi 博士は、ガーナのエネルギー・天然資源大学に所属し、今回の新たな研究には関わっていませんが、Carbon Brief に対し、アフリカ諸国は世界の他の地域と比べて依然としてはるかに少ない水力発電しか開発していないと述べています：
「これは基本的に資金面の制約によるものです…アフリカは水力資源の約90％が、まだ発電用に開発されていません。」
現状では、半数未満のサハラ以南アフリカの人口しか電力を利用できていません。現在、50以上の新たなダムが建設中であり、この技術はしばしばアフリカのエネルギー需要に対する再生可能な解決策として喧伝されています。
しかし、地球規模の気温上昇により降雨パターンが乱れ、干ばつが増える中で、既存のアフリカの施設は今後、発電量が減少すると予想されています。さらに、これまでに建設されたダムは、しばしば社会的、環境的および政治的問題と関連付けられてきました。
新たな論文では、アフリカの「広大な太陽光資源」を活用して水力発電容量を高める解決策として、浮体式太陽光パネルを提案しています。パネルは浮体式構造物に設置し、既存の電力インフラに接続することができます。
著者*は、欧州委員会の共同研究センターのチームであり、Carbon Brief に対して次のように述べています：
「浮体式太陽光発電は、特に干ばつが水力発電に深刻な影響を及ぼしている水不足地域において、一部の地域で水力発電拡大の潜在的な代替手段となりうる。」
同時に、雨季には水力発電が、こうしたハイブリッドシステムにおける太陽光発電の断続性を補完しうると指摘しています。
研究者らは、衛星画像と水力発電貯水池および太陽放射のデータを組み合わせ、2016年時点でアフリカ最大の146の水力発電施設における浮体式太陽光の潜在能力を推定しました。
各貯水池の100％を太陽光パネルで覆う最大シナリオでは、容量が100倍に増加し、既存の28GWの水力発電に加えて2,922ギガワット（GW）の太陽光が追加されることになります。
これは、現在の水力発電量（106テラワット時（TWh））から5,293TWhへと、現在の水力発電量の50倍という発電量増加を意味します。これはアフリカ全体の電力需要を大きく上回り、その需要はわずか約700TWhです。
すべての貯水池を太陽光パネルで覆うことは明らかに「実現不可能」ですが、著者らは、はるかに少ない範囲の被覆でも、その効果は相当なものであったと指摘しています。
わずか1％の被覆で、既存の水力発電所の設備容量は2倍以上に増加し、28GWから58GWに上昇する可能性があります。
これにより、水力発電と太陽光のハイブリッドシステム全体の発電量は159TWhに増加し、水力発電単独と比べて50％の増加となります。
論文には、設置される太陽光の容量が水力発電の容量と正確に一致し、ダムの系統接続を十分に活用できるシナリオも含まれています。
その結果、被覆率は0.9％となりましたが、これは108の貯水池に限られ、残りの38の貯水池では水力発電容量と同等にするために100％を超える被覆が必要でした。これらの貯水池は以下の地図に示されており、円の大きさは太陽光発電量の規模を表しています。
「ボートの上の太陽光だけ」
水上型太陽光発電はまだ初期段階にあるものの、「指数関数的に成長している」と、2018年の報告書で世界銀行が述べています。
一部のアフリカ諸国はすでにこの新技術に向けた第一歩は踏み出しているものの、大きく先行する国々例えば中国などには大きく遅れをとっています。2019年の報告書では、アフリカに導入された水上型太陽光は64kWであり、アジアでは813,788kWであったことが分かりました。
Mohamed Adow、ナイロビを拠点とするシンクタンクPower Shift Africaの所長は、Carbon Brief に対し、水上型太陽光などの技術によって大陸のエネルギー構成を多様化すれば、水力発電への「停電と過度な依存」を減らせると述べています。
Jenny Chase、太陽光アナリストでBloombergNEF（BNEF）に所属し、今回の新たな研究には関わっていない彼女は、Carbon Brief に対し「水力発電所に太陽光を組み合わせるのは明らかに有益なはずだ」と語っています。彼女はさらに次のように付け加えています：
「ボートの上の太陽光にすぎません。送電網への接続はすでにあるので、すぐに始められます。」
全般的に、太陽光発電は、アフリカの豊富な太陽光資源と価格の下落を生かし、この地域で大きな成長が見込まれています。「この大陸に本当に必要だったのは、価格が安くなることだった」と Chase は述べています。
彼女はさらに、新たな研究ではアフリカの太陽光の総容量を5GWとしているものの、BNEFの数値では2020年に12.7GWであり、2021年末までに16.7GWに達すると見込まれています。
水力発電貯水池に設置された水上型太陽光パネルには、干ばつ時に水が蒸発するのを防ぐ覆いを形成することで、水の損失を減らせるという追加的なメリットもあります。
これにより、ダムの発電量がさらに増加する可能性もあります。論文によれば、水面の1％を完全に覆う浮体式パネルを使用すると、節水効果によって水力発電量が0.17％増加するとされています。
「地球温暖化が進む中で一滴一滴の水を大切にしなければならない大陸にとって、これは重要な意味を持つ」と Adow は述べています。
コストと課題
Carbon Brief の取材に応じた専門家らは、今回の論文は興味深い状況を描き出しているものの、アフリカにおける浮体式太陽光には課題があると指摘しています。
「この技術は優れているが、かなり高価だ」と述べるのはMmantsae Moche Diale 博士、太陽光発電を研究しているプレトリア大学の研究者です。
本研究では、証拠として、EU の事例では、水上型太陽光発電は従来型より約20〜25％高くなる可能性があると指摘しています。
ただし著者らは Carbon Brief に対し、水力発電所にはすでに送電網インフラが整っているため、系統接続コストを節約できることで、浮体式太陽光は「より経済的に実現可能」になりうると述べています。
Chase は追加コストを軽視しており、Carbon Brief に対し「地上設置型よりは少し高いが、大きな差はない」と述べ、さらに次のように付け加えています：
「太陽光はすっかり安くなったので、今では「なぜ導入しないのか」という段階であり、「なぜ導入するのか」という段階ではない」
それでも、Adow は、本論文で示されたシナリオを実現するには、豊かな国々からアフリカ各国政府への的を絞った財政支援が必要だと述べています：
「これこそ途上国が国連気候変動サミットで「技術移転」の重要性を訴える理由です…今年グラスゴーで開催されるCOP26で各国が会合を開く際には、これが議題の最上位に置かれなければなりません。」
「アフリカは、気候危機と広範なエネルギー貧困の両方に挟まれています。その指導者たちは創造的に考え、支援を受ける必要があります」と、彼は付け加えています。
新たな研究の著者らは、浮体式太陽光はまだ比較的新しい技術であるため、水質への影響や、鳥類の付着・腐食による影響などの技術的課題を含め、依然として多くの未知の要素が残っていると指摘しています。
Gyamfi は、これらの課題は国によって大きく異なり、この地域で浮体式太陽光をどのように拡大するのが最善かを決めるには、さらなる研究が必要になると指摘しています。
著者らは、浮体式太陽光から最も恩恵を受けるのは、水力発電容量が比較的低い北アフリカ諸国と南アフリカであると述べています。
南アフリカの電力はほぼすべてが現在は石炭で供給されており、一方、アルジェリアとリビアなどの国々は天然ガスに大きく依存しています。
