W Amazonii ponad 3 miliony ludzi jest obsługiwanych przez izolowane minisieci. Setki minisieci zasilanych przez generatory Diesla obsługiwane przez niezależnych producentów energii (IPP) i publiczne przedsiębiorstwa energetyczne w regionie Amazonii korzystają z dotacji rządowych, które pokrywają 100 procent kosztów paliwa. Dość często na transport jednego litra oleju napędowego do tych odległych i trudno dostępnych obszarów zużywa się często więcej niż litr oleju napędowego. Tylko w 2023 r. spalanie dotowanego oleju napędowego w minisieciach Amazonii wyemituje 1,6 MtCO2eq, z kosztem paliwa w wysokości 2,5 miliarda dolarów, który jest dzielony przez wszystkich Brazylijczyków za pośrednictwem konta zużycia paliwa. Dostawy energii elektrycznej są uzależnione od logistyki dostaw oleju napędowego, która może zostać przerwana w okresie suszy, co wymaga posiadania w niektórych lokalizacjach dużych zbiorników magazynowych na olej napędowy. Ponadto wiele lokalizacji z dostępem do dróg gruntowych napotyka trudności w porze deszczowej, co wymaga większych zapasów paliwa, jak w przypadku pokazanego poniżej miasta Oiapoque, które ma pojemność magazynową 1,5 miliona litrów paliwa, z autonomią wynoszącą 45 dni .
W ciągu ostatnich dziesięcioleci próby zmniejszenia udziału wytwarzania oleju napędowego w nadrzecznych i odizolowanych wioskach i miasteczkach amazońskich nie powiodły się. IPP wolą trzymać się generatorów diesla, które tak dobrze znają, pod wygodnym schronieniem dotacji zaprojektowanych wiele dekad temu w celu zapewnienia dostępu do energii, bezpieczeństwa energetycznego i niezawodności usług. W międzyczasie wiele technologii energii odnawialnej (RET) doświadczyło obniżek cen i ugruntowało swoją pozycję pod względem niezawodności i wykorzystania lokalnie dostępnych zasobów naturalnych. W tym kontekście oceniono RET, takie jak biomasa, energia słoneczna i wiatrowa, aby pomóc w transformacji energetycznej Amazonii, a tutaj przedstawiono kompleksową analizę.
Biomasa:tylko mniejszość społeczności w odizolowanych systemach ma wystarczającą zdolność do wytwarzania energii przy użyciu produkcji biomasy z pozostałości głównych upraw w regionie, w tym m.in. manioku, açaí, kukurydzy, bananów i słodkich ziemniaków. Produkcja energii poprzez spalanie odpadów drzewnych, pozyskiwanych z tartaków posiadających plan zrównoważonej gospodarki i międzynarodową certyfikację swojego produktu, jest rzadkością w regionie, co występuje tylko w jednym obiekcie (Itacoatiara – AM) działającym w Amazonii (www. itacoatiara.com.br).
Wiatr:W regionie Amazonii występuje niska średnia roczna prędkość wiatru (poniżej 4 m/s), co w połączeniu z trudnym dostępem i brakiem skali w tych odizolowanych społecznościach sprawia, że wytwarzanie energii wiatrowej nie jest konkurencyjne w regionie.
Fotowoltaika:Zasoby promieniowania słonecznego są obfite i równomiernie rozmieszczone w całej Amazonii; średnie roczne globalne promieniowanie poziome wynosi ponad 1700 kWh/m22.rok. Energia słoneczna to rozwiązanie modułowe, które jest łatwe w instalacji i wymaga niewielkiej konserwacji, ale technologia ta ma istotną wadę, jaką jest zapotrzebowanie na dużą powierzchnię. W przypadku wdrożenia elektrowni słonecznych w Amazonii możliwe są trzy opcje: i) scentralizowane, naziemne elektrownie fotowoltaiczne, ii) pływające elektrownie fotowoltaiczne oraz iii) małe rozproszone systemy fotowoltaiczne (na dachach lub na ziemi, w tym rolnictwo).
Wielkopowierzchniowa, scentralizowana naziemna opcja napotyka na istotne ograniczenie, jakim jest dostępność odpowiednich obszarów do instalacji wielkopowierzchniowych elektrowni fotowoltaicznych bez dalszego tłumienia lasów. Las deszczowy Amazonii jest bardzo gęsty i porośnięty wysokimi drzewami, co jest głównym wąskim gardłem tego rozwiązania technicznego, ponieważ w wielu lokalizacjach nie ma wyraźnych obszarów tego rzędu wielkości. Rolnictwo może tutaj odegrać ważną rolę, łącząc produkcję energii fotowoltaicznej ze zrównoważonym użytkowaniem gruntów.
Inną opcją są pływające systemy fotowoltaiczne, które można zainstalować na brzegach rzek, w pobliżu których znajduje się znaczna część odizolowanych społeczności. Pływająca fotowoltaika jest szeroko stosowana w miejscach o dużej gęstości demograficznej i niskiej dostępności obszarów lądowych, takich jak Singapur i Japonia, i jest zwykle instalowana na jeziorach lub zbiornikach wodnych, miejscach ze stojącą wodą, gdzie ruch wody jest związany tylko z lokalnym wiatrem. Techniczna wykonalność instalacji pływających systemów fotowoltaicznych wzdłuż szybko płynących rzek Amazonki spotyka się z dużym oporem i sceptycyzmem ze strony głównych i najbardziej doświadczonych producentów systemów pływających.
Trzecią opcją wytwarzania PV jest rozproszone rozwiązanie dachowe, które jest tak powszechnie stosowane na obszarach miejskich, gdzie ponad 2 miliony instalacji działają w brazylijskim połączonym systemie dystrybucji energii. Analizy przeprowadzone przez Brazylijski Narodowy Instytut Badań Kosmicznych (INPE) pokazują, że liczba istniejących dachów w tych odizolowanych społecznościach może zagwarantować wysoki odsetek usług dla tych odizolowanych systemów. Wariant ten przedstawia również ważne aspekty społeczne, ponieważ integracja fotowoltaiki w dużej liczbie systemów wymagałaby znacznie dużej lokalnej siły roboczej do instalacji i późniejszej konserwacji.
Typowe budynki mieszkalne w tych społecznościach o niskich dochodach wykorzystują tanie dachówki z cementu włóknistego, montowane na kruchych konstrukcjach drewnianych, które nie wytrzymują 20-25 kg/m2dodatkowe obciążenie nałożone przez typowy moduł fotowoltaiczny oraz aluminiową konstrukcję stosowaną w fotowoltaice dachowej. Aby umożliwić integrację PV na dachu w tych warunkach, jeden z największych producentów dachówek z cementu włóknistego w Brazylii opracował dachówki PV z cementu włóknistego i znajdują się one na końcowych etapach testów wytrzymałościowych i niezawodności w Laboratorium Energii Słonecznej na Universidade Federal de Święta Katarzyna. Dodatkowa waga pasków 1/6 ciętych ogniw słonecznych na końcowej dachówce jest znikoma, a wymiana pewnej liczby tych dachówek fotowoltaicznych na istniejących dachach jest prosta. Oczekiwane koszty są niższe niż w przypadku tradycyjnego systemu fotowoltaicznego na dachu, ale konieczne jest zwiększenie skali, aby uzyskać dostęp do ogniw fotowoltaicznych po konkurencyjnych kosztach.
W tej ocenie scenariuszy zrównoważonej i odpornej transformacji energetycznej w systemach odizolowanych w Amazonii część generatorów fotowoltaicznych powinna być zainstalowana centralnie, aby zagwarantować centralny system o wysokiej wydajności, dostępności i niezawodności bez wycinania dalszych obszarów leśnych, podczas gdy kolejna znacząca część generatorów powinna być zainstalowana na dachach iw systemach agrowoltaicznych.
Autorzy: prof. Andrew Blakers /ANU) i prof. Ricardo Rüther (UFSC).
