漂浮式太阳能电池板可能成为清洁能源领域的下一个重大发展

对于土地空间有限的地区,水上太阳能可能是下一个前沿。
Heron resting on floating solar panel.
动物在它们的生态系统中对太阳能电池板的反应出奇地好。Rebecca Hernandez

太阳能电池板可以安装在您的屋顶上、一块土地上,或者基本上任何固定牢固的地方。话虽如此,可供安装它们的固定空间只有这么多。要战胜气候变化,我们的电力结构需要更多可再生能源系统来取代化石燃料。太阳能行业的许多人正在为太阳能电池板寻找新的安家之所——甚至可能漂浮在水面上。

浮动太阳能发电场已经存在了十多年,但在过去几年中,水上太阳能电池板变得更加普遍。基本理念是将太阳能电池板固定在塑料浮漂上,然后这些浮漂漂浮在水体上。这些浮动太阳能阵列通常放置在人造水体上——城镇的水库、灌溉水库、水处理设施——以避免干扰生活在天然水体中的动植物物种。例如,美国最大的浮动太阳能发电场位于加利福尼亚州的一个废水池上,容量接近 5 兆瓦。

浮动太阳能产业预计将在未来十年内大幅增长,但今年新增太阳能装置中只有约2%是水上太阳能。

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加州大学戴维斯分校的地球系统科学和生态学副教授 Rebecca Hernandez 一直在研究浮动太阳能的好处及其潜在的环境影响。 Hernandez 告诉《流行科学》:“在许多情况下,这可以节约土地。我们发现,在我们研究的三个地点中,他们特意将浮动太阳能设置在水上,因为他们缺乏(陆地)太阳能的用地。”

Hernandez 说,浮动太阳能的另一个好处是水的自然冷却作用。由于水的蒸发冷却效应,太阳能电池板在较低的温度下工作更有效。液体蒸发时会带走表面水的热量,从而进一步冷却水。据估计,浮动太阳能的效率比陆基太阳能高出15%

Hernandez 说,浮动太阳能的环境影响仍然有些神秘。她补充说,太阳能电池板所处的塑料浮漂有可能随着时间的推移而降解,并可能对水体产生负面影响,但还需要更多的研究。

“我们正在研究浮动太阳能如何影响水质,”Hernandez 说。“我们正在研究水温、溶解氧、pH 值、浊度、总藻类等指标,并试图了解浮动阵列如何影响这些重要参数。”

一些浮动太阳能阵列被放置在动物栖息的水体上,例如雨水径流池。然而,根据 Hernandez 的说法,一些曾经居住在浮动太阳能旁边的动物已经能够快速适应。她说,她曾见过鸟站在浮漂上捕鱼,以及水獭利用浮漂隐藏。

“我们可以看到鸟儿从阵列上方掠过,”Hernandez 说。“我曾担心鸟儿会撞到电池板上,因为它们看起来太像水了,但令人惊讶的是,鸟儿们确实在适应这些东西。”

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浮动太阳能还有许多其他部署地点。理想情况下,浮动太阳能可以放置在现有的水电站附近,这将使设施能够从两个来源发电。韩国的一个项目去年开始在水电大坝附近测试一个 41 兆瓦的浮动太阳能项目。

加州大学伯克利分校土木与环境工程教授 David Sedlak 告诉《流行科学》:“优势显然是,如果你有一个水电站,你就拥有将电力输送到某个地方的基础设施。缺点是,有时这些水电水库用于娱乐。我不知道你想覆盖多少水库,如果它得到公众支持的原因之一是他们可以在那里划船或钓鱼。”

浮动太阳能也可以存在于海洋中。总部位于新加坡的太阳能供应商 Sunseap 去年在一些海湾部署了这项技术,这些海湾的电池板相对远离巨浪和其他恶劣天气条件。开放海域的条件可能过于动荡,不适合此类太阳能阵列。到目前为止,该计划似乎进展顺利。

与我们习惯的陆基太阳能电池板相比,浮动太阳能仍然是一种新的太阳能发电方式,但它在太阳能发电场土地稀缺或水资源充裕的地区似乎具有很大的潜力。我们安装的太阳能越多,无论是在地面、屋顶还是海洋上,我们对化石燃料的依赖就会越少。

 

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Thor Benson

撰稿人

Thor Benson 是一名独立记者,曾为《大众科学》、《连线》、《大西洋月刊》、《每日野兽》、《滚石》等众多出版物撰稿。他报道政治、科技和科学。


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