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漂浮式光伏電池板或許找到了用武之地。今年來(lái)，大旱導(dǎo)致非洲多座水電大壩電力供應(yīng)受到影響，同時(shí)烈日照射也導(dǎo)致水庫(kù)蓄水量不斷蒸發(fā)減少。于是，有研究人員提出為什么不利用光伏發(fā)電？漂浮式光伏電池板可以在現(xiàn)有水電渦輪機(jī)組的基礎(chǔ)上增加供電量，同時(shí)為水面提供遮蔽，減少水分蒸發(fā)。
目前研究人員對(duì)在水庫(kù)及其他水體(灘涂、被淹沒的露天煤礦等)上安裝漂浮式光伏電池板愈發(fā)感興趣，非洲的計(jì)劃就是一個(gè)引人注目的例子。
A 非洲擁有全球最豐富的太陽(yáng)能資源
1月，位于意大利伊斯普拉的歐盟委員會(huì)聯(lián)合研究中心(The European Commission’s Joint Research Cen-tre)的研究人員發(fā)表了一項(xiàng)研究，探討在非洲這塊陽(yáng)光最充足的大陸上建設(shè)水電太陽(yáng)能混合發(fā)電站的巨大潛力。首席研究員羅西奧·岡薩雷斯·桑切斯(Rocio Gonzalez Sanchezreckons)認(rèn)為，只需非洲大陸水庫(kù)面積1%的光伏發(fā)電電池板就能將這些水庫(kù)的發(fā)電能力翻一番，達(dá)到58吉瓦，從而讓非洲大陸的總發(fā)電能力提高四分之一。
非洲大陸一些最大的水庫(kù)可能會(huì)因此受益，包括埃及尼羅河上的阿斯旺高壩(The High Aswan)——撒哈拉沙漠陽(yáng)光導(dǎo)致該水庫(kù)每年因水分蒸發(fā)損失約四分之一的水量——非洲南部贊比西河(The Zambezi)上的卡里巴大壩(Kariba)和卡霍拉巴薩大壩(Cahora Bassa)以及加納的阿科松博大壩(Ako-sombo)。桑切斯稱，相比建設(shè)更多水壩，這種選擇更加便宜，而且沒有水庫(kù)蓄水淹沒土地帶來(lái)的環(huán)境和社會(huì)不利影響。
非洲電力短缺問(wèn)題嚴(yán)重，不僅有很多家庭尚未通電，而且無(wú)法滿足經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)對(duì)電力的需求。水電一直以來(lái)都是許多非洲國(guó)家的電力支柱，然而長(zhǎng)期干旱卻讓水電難以為繼。但桑切斯說(shuō)，非洲擁有全球最豐富的太陽(yáng)能資源，是歐洲的兩倍。在研究了非洲大陸146座大型水庫(kù)的水面數(shù)據(jù)后，她認(rèn)為漂浮式光伏電池板是最大限度利用現(xiàn)有水資源發(fā)電的一個(gè)重要機(jī)會(huì)。
此外，利用太陽(yáng)能板遮蔽水面可以減少蒸發(fā)。她估計(jì)，這種方式可以幫助非洲大陸每年節(jié)省近10億立方米的水，足以使水力渦輪機(jī)發(fā)電量每年增加170吉瓦時(shí)。
非洲很多水電大壩的水庫(kù)都曾淹沒了大片平坦的土地，因此修建水壩不僅會(huì)占用大量的土地，還極易受蒸發(fā)影響造成水資源損耗。但如果在大面積的水域表面架設(shè)漂浮式光伏電池板，就能將缺點(diǎn)轉(zhuǎn)化為優(yōu)點(diǎn)。
肯尼亞已經(jīng)計(jì)劃在塔納河(Tana)和特克韋爾河(Turkwel)上的三座水庫(kù)建設(shè)漂浮式光伏發(fā)電站。桑切斯認(rèn)為擁有大片水域、適合部署漂浮式太陽(yáng)能的水庫(kù)還有尼日利亞的卡因吉(Kai-nji)大壩水庫(kù)、蘇丹的麥洛維水庫(kù)(Merowe)和羅塞雷斯水庫(kù)(Roseires)、科特迪瓦的布約水庫(kù)(Buyo)、喀麥隆的拉格都水庫(kù)(Lagdo)以及坦桑尼亞的姆泰拉水庫(kù)(Mtera)。
B 漂浮式光伏發(fā)電在全球日益普及
漂浮式光伏電池板的部署在全球范圍內(nèi)日益普及，一些專家預(yù)計(jì)其很快將成為繼屋頂分布式和地面式之后的“第三大”太陽(yáng)能部署模式。德國(guó)清潔技術(shù)咨詢公司Apricum的弗蘭克·豪格維茨(Frank Haugwitz)稱，目前估計(jì)有超過(guò)35個(gè)國(guó)家建立了350套漂浮式太陽(yáng)能系統(tǒng)，但多數(shù)規(guī)模不大。到去年年底，這些漂浮式太陽(yáng)能系統(tǒng)的總裝機(jī)僅為2.6吉瓦。
日本10多年前率先對(duì)這一模式展開研究，但此后中國(guó)一直處于領(lǐng)先地位。目前全球已投入使用的最大的漂浮式太陽(yáng)能項(xiàng)目就位于安徽省一處被淹沒的煤礦舊址，總裝機(jī)達(dá)150兆瓦。而亞洲其他地區(qū)對(duì)這一技術(shù)的興趣也在增長(zhǎng)。
目前在建的最大的漂浮式太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目位于韓國(guó)新萬(wàn)金，所在地曾經(jīng)是一片灘涂地。項(xiàng)目計(jì)劃投入40億美元，總裝機(jī)2.1吉瓦，將在2025年前投入運(yùn)營(yíng)。印度喀拉拉邦(Kerala)的漂浮式太陽(yáng)能光伏項(xiàng)目位于巴納素拉·薩加爾(Banasura Sagar)水庫(kù)。馬哈拉施特拉邦(Maharashtra)也提到要在印度最大的水電項(xiàng)目之一——科依納(Koyna)電站水庫(kù)部署600兆瓦的漂浮式光伏項(xiàng)目。
據(jù)報(bào)道，新加坡正在探索在海上安裝漂浮式太陽(yáng)能板為數(shù)據(jù)中心供電的想法。技術(shù)人員考慮在海上風(fēng)電機(jī)組之間安裝漂浮式太陽(yáng)能板，從而利用其電網(wǎng)連接優(yōu)勢(shì)。中國(guó)臺(tái)灣、泰國(guó)和越南等亞洲國(guó)家和地區(qū)也有此類計(jì)劃。
歐洲國(guó)家也興趣漸濃。德國(guó)可再生能源公司BayWa去年在荷蘭一個(gè)被淹沒的沙坑上完成了一個(gè)27兆瓦的項(xiàng)目。弗勞恩霍夫太陽(yáng)能研究所(Fraunhofer Institute for Solar Ener-gy Systems)去年為該公司開展的一項(xiàng)研究建議利用被水淹沒的露天褐煤礦坑部署漂浮式光伏電池板。德國(guó)東部470平方公里鄉(xiāng)村地區(qū)遍布著500個(gè)這樣的礦坑。該研究所估計(jì)，這些礦坑的潛在部署規(guī)模理論上可達(dá)56吉瓦，即使是5%的覆蓋率，裝機(jī)容量也能達(dá)到2.74吉瓦，規(guī)模相當(dāng)于兩個(gè)大型化石燃料發(fā)電站。
C 水上光伏發(fā)電或?yàn)榉侵藿饫?/strong>
表面看來(lái)，在水上部署太陽(yáng)能電池板的成本通常比在地面上高出約10%到20%。但漂浮式光伏電池板有其優(yōu)勢(shì)：不占土地，灰塵污染少，不需要平整的土地，也不需要砍伐樹木或拆除建筑物，而且水面比陸地更涼爽，因此能量產(chǎn)出率通常也更高。
在大壩水庫(kù)中部署漂浮式光伏電池板還有其他益處。并網(wǎng)輸電線路是現(xiàn)成的，而且兩種發(fā)電方式可以互為補(bǔ)充，白天利用太陽(yáng)能發(fā)電，把水省下來(lái)在夜間發(fā)電。
但最大的附加受益是覆蓋在水面上的太陽(yáng)能電池板能夠減少水分蒸發(fā)，從而提升水庫(kù)的水力發(fā)電潛力，在熱帶地區(qū)尤其如此。熱帶大部分地區(qū)的水庫(kù)每年因水分蒸發(fā)導(dǎo)致水面下降多達(dá)兩米，相當(dāng)于其蓄水量的三分之一。
非洲南部的卡里巴大壩水庫(kù)就因此損失了四分之一的進(jìn)水。加納的阿科松博大壩水庫(kù)的損失則超過(guò)一半?，F(xiàn)在還沒有找到可行的辦法減少蓄水量的巨大損失，太陽(yáng)能電池板可能就是答案。
關(guān)于漂浮式光伏電池板對(duì)野生動(dòng)植物或者更廣泛的環(huán)境存在哪些潛在影響，目前還沒有進(jìn)行相關(guān)的環(huán)境影響研究或其他的詳細(xì)分析。桑切斯認(rèn)為，水下光照減少或者水溫變化可能會(huì)給漁業(yè)帶來(lái)潛在的損害。這些變化還會(huì)減少藻類生長(zhǎng)，這對(duì)受藻華問(wèn)題困擾的淡水生態(tài)系統(tǒng)可能有益。在非洲，一些漂浮電池板可能會(huì)遭到鱷魚或河馬的攻擊。同樣，此類基礎(chǔ)設(shè)施可能會(huì)阻礙這些動(dòng)物和其他動(dòng)物獲取水資源。
世界銀行三年前的一份報(bào)告稱，隨著土地對(duì)太陽(yáng)能發(fā)展的限制越來(lái)越大，漂浮式光伏電池板為“全球太陽(yáng)能發(fā)電開拓了新的領(lǐng)域，在土地受限的國(guó)家尤其如此。”豪格維茨稱，世界銀行目前正在考慮為巴基斯坦、土耳其、烏克蘭、馬里和科特迪瓦的水電太陽(yáng)能混合式發(fā)電站提供資金。
土地對(duì)太陽(yáng)能部署的限制也在催生出一些其他的方案。加州大學(xué)圣巴巴拉分校的布蘭迪·麥庫(kù)恩(BrandiMcK-uin)稱，加州可以將6000多公里的灌溉渠網(wǎng)絡(luò)(全球最大的輸水系統(tǒng))變?yōu)?ldquo;太陽(yáng)能渠”，從而取代為灌溉水泵提供動(dòng)力的柴油發(fā)電機(jī)。
灌溉渠中快速流動(dòng)的水流使太陽(yáng)能電池板無(wú)法浮在水面上，因此需要將其安裝在水渠上方的金屬支架或懸索上，但其遮蔽陽(yáng)光的作用仍能在很大程度上保留。麥庫(kù)恩三月發(fā)表在《自然·可持續(xù)性》雜志(Nature Sustainabili-ty)上的一項(xiàng)研究指出，和漂浮在水面上的電池板一樣，懸掛式太陽(yáng)能電池板也能減少灌溉渠水分蒸發(fā)，并有可能減少雜草滋生。
顯而易見的是，無(wú)論是漂浮式還是懸掛式，太陽(yáng)能電池板似乎將以一種前所未有的方式發(fā)揮作用。
特約撰稿人 弗雷德·皮爾斯
(作者系英國(guó)自由記者、自由撰稿人)
目前研究人員對(duì)在水庫(kù)及其他水體(灘涂、被淹沒的露天煤礦等)上安裝漂浮式光伏電池板愈發(fā)感興趣，非洲的計(jì)劃就是一個(gè)引人注目的例子。
A 非洲擁有全球最豐富的太陽(yáng)能資源
1月，位于意大利伊斯普拉的歐盟委員會(huì)聯(lián)合研究中心(The European Commission’s Joint Research Cen-tre)的研究人員發(fā)表了一項(xiàng)研究，探討在非洲這塊陽(yáng)光最充足的大陸上建設(shè)水電太陽(yáng)能混合發(fā)電站的巨大潛力。首席研究員羅西奧·岡薩雷斯·桑切斯(Rocio Gonzalez Sanchezreckons)認(rèn)為，只需非洲大陸水庫(kù)面積1%的光伏發(fā)電電池板就能將這些水庫(kù)的發(fā)電能力翻一番，達(dá)到58吉瓦，從而讓非洲大陸的總發(fā)電能力提高四分之一。
非洲大陸一些最大的水庫(kù)可能會(huì)因此受益，包括埃及尼羅河上的阿斯旺高壩(The High Aswan)——撒哈拉沙漠陽(yáng)光導(dǎo)致該水庫(kù)每年因水分蒸發(fā)損失約四分之一的水量——非洲南部贊比西河(The Zambezi)上的卡里巴大壩(Kariba)和卡霍拉巴薩大壩(Cahora Bassa)以及加納的阿科松博大壩(Ako-sombo)。桑切斯稱，相比建設(shè)更多水壩，這種選擇更加便宜，而且沒有水庫(kù)蓄水淹沒土地帶來(lái)的環(huán)境和社會(huì)不利影響。
非洲電力短缺問(wèn)題嚴(yán)重，不僅有很多家庭尚未通電，而且無(wú)法滿足經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)對(duì)電力的需求。水電一直以來(lái)都是許多非洲國(guó)家的電力支柱，然而長(zhǎng)期干旱卻讓水電難以為繼。但桑切斯說(shuō)，非洲擁有全球最豐富的太陽(yáng)能資源，是歐洲的兩倍。在研究了非洲大陸146座大型水庫(kù)的水面數(shù)據(jù)后，她認(rèn)為漂浮式光伏電池板是最大限度利用現(xiàn)有水資源發(fā)電的一個(gè)重要機(jī)會(huì)。
此外，利用太陽(yáng)能板遮蔽水面可以減少蒸發(fā)。她估計(jì)，這種方式可以幫助非洲大陸每年節(jié)省近10億立方米的水，足以使水力渦輪機(jī)發(fā)電量每年增加170吉瓦時(shí)。
非洲很多水電大壩的水庫(kù)都曾淹沒了大片平坦的土地，因此修建水壩不僅會(huì)占用大量的土地，還極易受蒸發(fā)影響造成水資源損耗。但如果在大面積的水域表面架設(shè)漂浮式光伏電池板，就能將缺點(diǎn)轉(zhuǎn)化為優(yōu)點(diǎn)。
肯尼亞已經(jīng)計(jì)劃在塔納河(Tana)和特克韋爾河(Turkwel)上的三座水庫(kù)建設(shè)漂浮式光伏發(fā)電站。桑切斯認(rèn)為擁有大片水域、適合部署漂浮式太陽(yáng)能的水庫(kù)還有尼日利亞的卡因吉(Kai-nji)大壩水庫(kù)、蘇丹的麥洛維水庫(kù)(Merowe)和羅塞雷斯水庫(kù)(Roseires)、科特迪瓦的布約水庫(kù)(Buyo)、喀麥隆的拉格都水庫(kù)(Lagdo)以及坦桑尼亞的姆泰拉水庫(kù)(Mtera)。
B 漂浮式光伏發(fā)電在全球日益普及
漂浮式光伏電池板的部署在全球范圍內(nèi)日益普及，一些專家預(yù)計(jì)其很快將成為繼屋頂分布式和地面式之后的“第三大”太陽(yáng)能部署模式。德國(guó)清潔技術(shù)咨詢公司Apricum的弗蘭克·豪格維茨(Frank Haugwitz)稱，目前估計(jì)有超過(guò)35個(gè)國(guó)家建立了350套漂浮式太陽(yáng)能系統(tǒng)，但多數(shù)規(guī)模不大。到去年年底，這些漂浮式太陽(yáng)能系統(tǒng)的總裝機(jī)僅為2.6吉瓦。
日本10多年前率先對(duì)這一模式展開研究，但此后中國(guó)一直處于領(lǐng)先地位。目前全球已投入使用的最大的漂浮式太陽(yáng)能項(xiàng)目就位于安徽省一處被淹沒的煤礦舊址，總裝機(jī)達(dá)150兆瓦。而亞洲其他地區(qū)對(duì)這一技術(shù)的興趣也在增長(zhǎng)。
目前在建的最大的漂浮式太陽(yáng)能發(fā)電項(xiàng)目位于韓國(guó)新萬(wàn)金，所在地曾經(jīng)是一片灘涂地。項(xiàng)目計(jì)劃投入40億美元，總裝機(jī)2.1吉瓦，將在2025年前投入運(yùn)營(yíng)。印度喀拉拉邦(Kerala)的漂浮式太陽(yáng)能光伏項(xiàng)目位于巴納素拉·薩加爾(Banasura Sagar)水庫(kù)。馬哈拉施特拉邦(Maharashtra)也提到要在印度最大的水電項(xiàng)目之一——科依納(Koyna)電站水庫(kù)部署600兆瓦的漂浮式光伏項(xiàng)目。
據(jù)報(bào)道，新加坡正在探索在海上安裝漂浮式太陽(yáng)能板為數(shù)據(jù)中心供電的想法。技術(shù)人員考慮在海上風(fēng)電機(jī)組之間安裝漂浮式太陽(yáng)能板，從而利用其電網(wǎng)連接優(yōu)勢(shì)。中國(guó)臺(tái)灣、泰國(guó)和越南等亞洲國(guó)家和地區(qū)也有此類計(jì)劃。
歐洲國(guó)家也興趣漸濃。德國(guó)可再生能源公司BayWa去年在荷蘭一個(gè)被淹沒的沙坑上完成了一個(gè)27兆瓦的項(xiàng)目。弗勞恩霍夫太陽(yáng)能研究所(Fraunhofer Institute for Solar Ener-gy Systems)去年為該公司開展的一項(xiàng)研究建議利用被水淹沒的露天褐煤礦坑部署漂浮式光伏電池板。德國(guó)東部470平方公里鄉(xiāng)村地區(qū)遍布著500個(gè)這樣的礦坑。該研究所估計(jì)，這些礦坑的潛在部署規(guī)模理論上可達(dá)56吉瓦，即使是5%的覆蓋率，裝機(jī)容量也能達(dá)到2.74吉瓦，規(guī)模相當(dāng)于兩個(gè)大型化石燃料發(fā)電站。
C 水上光伏發(fā)電或?yàn)榉侵藿饫?/strong>
表面看來(lái)，在水上部署太陽(yáng)能電池板的成本通常比在地面上高出約10%到20%。但漂浮式光伏電池板有其優(yōu)勢(shì)：不占土地，灰塵污染少，不需要平整的土地，也不需要砍伐樹木或拆除建筑物，而且水面比陸地更涼爽，因此能量產(chǎn)出率通常也更高。
在大壩水庫(kù)中部署漂浮式光伏電池板還有其他益處。并網(wǎng)輸電線路是現(xiàn)成的，而且兩種發(fā)電方式可以互為補(bǔ)充，白天利用太陽(yáng)能發(fā)電，把水省下來(lái)在夜間發(fā)電。
但最大的附加受益是覆蓋在水面上的太陽(yáng)能電池板能夠減少水分蒸發(fā)，從而提升水庫(kù)的水力發(fā)電潛力，在熱帶地區(qū)尤其如此。熱帶大部分地區(qū)的水庫(kù)每年因水分蒸發(fā)導(dǎo)致水面下降多達(dá)兩米，相當(dāng)于其蓄水量的三分之一。
非洲南部的卡里巴大壩水庫(kù)就因此損失了四分之一的進(jìn)水。加納的阿科松博大壩水庫(kù)的損失則超過(guò)一半?，F(xiàn)在還沒有找到可行的辦法減少蓄水量的巨大損失，太陽(yáng)能電池板可能就是答案。
關(guān)于漂浮式光伏電池板對(duì)野生動(dòng)植物或者更廣泛的環(huán)境存在哪些潛在影響，目前還沒有進(jìn)行相關(guān)的環(huán)境影響研究或其他的詳細(xì)分析。桑切斯認(rèn)為，水下光照減少或者水溫變化可能會(huì)給漁業(yè)帶來(lái)潛在的損害。這些變化還會(huì)減少藻類生長(zhǎng)，這對(duì)受藻華問(wèn)題困擾的淡水生態(tài)系統(tǒng)可能有益。在非洲，一些漂浮電池板可能會(huì)遭到鱷魚或河馬的攻擊。同樣，此類基礎(chǔ)設(shè)施可能會(huì)阻礙這些動(dòng)物和其他動(dòng)物獲取水資源。
世界銀行三年前的一份報(bào)告稱，隨著土地對(duì)太陽(yáng)能發(fā)展的限制越來(lái)越大，漂浮式光伏電池板為“全球太陽(yáng)能發(fā)電開拓了新的領(lǐng)域，在土地受限的國(guó)家尤其如此。”豪格維茨稱，世界銀行目前正在考慮為巴基斯坦、土耳其、烏克蘭、馬里和科特迪瓦的水電太陽(yáng)能混合式發(fā)電站提供資金。
土地對(duì)太陽(yáng)能部署的限制也在催生出一些其他的方案。加州大學(xué)圣巴巴拉分校的布蘭迪·麥庫(kù)恩(BrandiMcK-uin)稱，加州可以將6000多公里的灌溉渠網(wǎng)絡(luò)(全球最大的輸水系統(tǒng))變?yōu)?ldquo;太陽(yáng)能渠”，從而取代為灌溉水泵提供動(dòng)力的柴油發(fā)電機(jī)。
灌溉渠中快速流動(dòng)的水流使太陽(yáng)能電池板無(wú)法浮在水面上，因此需要將其安裝在水渠上方的金屬支架或懸索上，但其遮蔽陽(yáng)光的作用仍能在很大程度上保留。麥庫(kù)恩三月發(fā)表在《自然·可持續(xù)性》雜志(Nature Sustainabili-ty)上的一項(xiàng)研究指出，和漂浮在水面上的電池板一樣，懸掛式太陽(yáng)能電池板也能減少灌溉渠水分蒸發(fā)，并有可能減少雜草滋生。
顯而易見的是，無(wú)論是漂浮式還是懸掛式，太陽(yáng)能電池板似乎將以一種前所未有的方式發(fā)揮作用。
特約撰稿人 弗雷德·皮爾斯
(作者系英國(guó)自由記者、自由撰稿人)
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