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浮动光伏:美国干旱地区的能源解决方案

2016-07-13 10:32

  美国的米德湖和鲍威尔湖,是科罗拉多河上的两座大型湖泊水库。由于长时间的干旱和无节制的用水,这两座湖泊正在不断萎缩。其实,湖泊萎缩还有一个重要原因,就是湖面长年的水量蒸发。美国研究人员正在寻求一种方法,既可以减少炎炎烈日造成的湖面蒸发,又能将太阳能转换成其他能源供人类使用。现在,美国的米德湖和鲍威尔湖出现了一种被称为“浮动光伏”的太阳能光电板,这就是研究人员的解决方案,在湖面上安装浮动光伏,既能减少干旱地区的湖面蒸发,又能将太阳能转换为清洁的电能,同时,也减少了常规光伏发电所占用的陆地面积,一举多得。

  在湖面上安装浮动光伏,能够实现能源采集和环保的双赢局面,早已在世界清洁能源市场上占有一席之位。现在,世界上许多国家和地区都在进行这方面的研究,例如澳大利亚、巴西、英国、印度、日本、南非、韩国,以及美国的加州地区等。但是,美国在米德湖和鲍威尔湖上的研究,无论是在节水效益方面,还是在发电效益方面,都是首屈一指的。
  根据美国农垦局的估计,米德湖每年因蒸发而损失掉的水量约为8亿立方米,接近科罗拉多河年平均径流量的百分之六。而鲍威尔湖每年的蒸发量,再加上渗漏等水量损失,大约有8.6亿立方米。由于浮动光伏能够减少湖面蒸发造成的水量损失,因此,在湖面上安装浮动光伏具有节水作用。美国米德湖和鲍威尔湖的研究结果表明,湖面安装太阳能光电板,能够减少90%以上的湖面水量蒸发。
  从湖面浮动光伏发电的设计和建设来看,浮动光伏还是具有明显效益的,因为,现在安装的浮动光伏所占湖面面积,只是整个湖面的一小部分,但是,却能提供充足的电能。如果米德湖湖面6%的面积安装太阳能光电板,将会产生至少3400兆瓦电能,比该湖的胡佛水电站装机容量2074兆瓦的输出功率还要高。
  利用浮动太阳能板进行光伏发电,将会缓解美国西南部能源短缺的状况,成为可再生能源的重要新蒲京娱乐场777,至少是美国胡佛水电站供电的重要补充。
  在湖面进行的浮动光伏发电,一个关键的卖点在于,与一般在沙漠地面进行的光伏发电相比,湖面光伏发电能够确保光伏板的半导体元器件处在相对较低的温度下,这是提高光伏发电能源转换效率的关键,在相对较低的温度下,光伏发电效率会显著提高,光伏电池的性能也会增强。在澳大利亚的詹皇敦地区,研究人员的研究表明,在污水处理池水面上所进行的光伏发电,与在炎热地表进行的光伏发电相比,光电转换效率提高了50%。
  在美国的内华达州、亚利桑那州和犹他州,许多人都喜欢在米德湖和鲍威尔湖上进行划船、钓鱼、潜水和游泳等活动。对他们来说,如果湖面上堆满了太阳能光电板,可能会妨碍他们的娱乐休闲活动。然而,对于那些沿海地区,由于潮汐撤退后形成的水域,或者是旱地上的泻湖,减少湖面水量蒸发似乎更重要。此外,一些水文专家和环保主义者一致呼吁,认为鲍威尔湖应该向格伦峡谷提供水源,并建议鲍威尔湖的水源分配一些给米德湖,在这种情况下,鲍威尔湖的水量就显得极为珍贵,为减少湖面蒸发,在湖面的部分面积安装太阳能发电板,可能是一个更为聪明的选择。
  在米德湖和鲍威尔湖进行的浮动光伏发电,也许无法取代存在于加州西南地区的陆上太阳发能,但至少可以部分缓解生态系统面临的一些问题。
  大家正在面对全球气候变暖所造成的累积性影响,在一个变暖的气候条件下,确保人类的水需求和供水平衡特别具有挑战性。在美国西南干旱地区,减少湖面蒸发造成的水量损失应该是一个广泛节水战略的重要组成部分。而湖面浮动光伏发电,能够遏制水资源浪费,同时减少温室气体的排放。
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