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酿酒师格雷格·艾伦遇到了麻烦。作为加州纳帕谷(Napa Valley)远尼恩特酒厂(Far Niente Winery)的总裁,他计算过这个葡萄园可能用于太阳能电池板的土地面积,以抵消能源成本。这个数字——大约两英亩——“真的很疼,”艾伦说。于是他妥协了:法尔尼恩特完成了一组由2296块太阳能电池板组成的阵列,其中994块漂浮在拴在酒厂池塘底部的浮筒上。这个装置是世界上第一个非实验性的漂浮太阳能电池板。
 
那是在2008年。从那时起,漂浮的光电技术在亚洲蓬勃发展,但在美国却没有那么多。中国,一个新兴的可再生能源大国,声称拥有世界上最大的能源储备。该设施于2017年投入使用,漂浮在淮南市附近一座煤矿坍塌形成的人工湖上。这16.6万块太阳能电池板的发电量约为40兆瓦,足够1.5万户家庭使用。世界银行(World Bank) 2018年的一份报告估计,全球在人造水面漂浮太阳能电池板的潜力将超过4亿千瓦。
 
日本兵库县一个灌溉池塘上的漂浮太阳能电池板。信贷:Ciel & Terre International
 
尽管美国的领养速度缓慢,但最近的一些交易可能会扭转这一趋势。一种典型的安装方式是将太阳能电池板安装在拴在水库或蓄水池底部的浮筒上,这种浮筒被认为比湖泊更容易利用。漂浮的或水下的电缆将直流电输送到岸上的逆变器,在逆变器中将直流电转换成交流电,并送入当地电网。工程师必须考虑多个因素:系统必须能承受大风大浪,面板必须能抵抗腐蚀,锚必须能使用25年或更长时间。
 
但与陆基阵列相比,浮式装置也有一些优势:最明显的是,它们不会占用可用于农业或发展的宝贵地块。该技术比地面或屋顶安装的系统更容易安装;一旦组装好,船员们就把它们浮到合适的位置并固定住。阵列还可以改善环境;阻挡阳光进入水中可以减少蒸发,抑制藻类的繁殖。(目前还不清楚这些阵列会如何影响鱼类、鸟类或其他野生动物。)由于太阳能电池在加热过程中效率降低,水的冷却作用可以使其转换能力提高20%。
 
考虑到这些好处,美国的领养步伐缓慢它在2008年底仅安装了14台,这可能令人费解。美国国家可再生能源实验室(NREL)光伏可靠性小组负责人特里萨•巴恩斯(Teresa Barnes)表示,开放土地的可用性可能是一个因素。然而,缺乏土地往往是美国少数几个景点的一个驱动因素。加州凯尔斯维尔县水厂区(Kelseyville County Waterworks District)就是这种情况。该水厂在2018年的废水处理池中安装了720块面板阵列。良好的回报是另一个诱因;该地区预计将在8年内收回安装成本。
 
印度尼西亚防洪废水池太阳能试点项目。信贷:Ciel & Terre International
美国能源部(U.S. Department of Energy)太阳能技术办公室主任盖伊(Charlie Gay)说,如果能更清楚地认识到它们的经济性,可能会出现更多的装置。(该部门目前没有资助任何漂浮太阳能研究项目。)美国的许多设施都是新近安装的,因此现在就知道预期的节省是否正在实现还为时过早。Far Niente已经通过税收减免和现金返还的方式抵消了100%的能源成本。
 
NREL的数据科学家和软件开发人员罗伯特•斯宾塞(Robert Spencer)说,美国经济增长缓慢也可能是由于该技术所能提供的功能存在不确定性。他表示:“我们将需要一些引人注目的项目,真正证明这可以大规模地、由主要参与者实现。”斯宾塞在2018年12月进行了研究环境科学与技术,评估技术的潜力在24419人工水体在美国大陆,发现仅覆盖27%的水体与漂浮的太阳能电池阵列可以产生近10%的国家目前的发电。
 
美国可能即将取得大规模的成功。城市和地区可以成为领导者。2018年7月,洛杉矶市议会一致通过了一项在范诺曼湖水库建造11.6兆瓦浮动太阳能试点电厂的提案,目前正在审查可行性研究。坦帕湾水务局(Tampa Bay Water authority)的高级专业工程师马里贝尔•梅迪纳(Maribel Medina)表示,该局已将一个基于水库的太阳能发电可行性项目纳入2019年的资本改善计划,该计划定于今年6月获得批准。
 
商业部门也表现出了更多的兴趣。太阳能开发公司Ciel & Terre负责浮动太阳能业务开发的经理克里斯·巴特尔(Chris Bartle)说,大约九年前,他的公司将其投资组合从陆地和屋顶安装的太阳能完全改变为浮动阵列太阳能。他说,该公司预计漂浮的光电在美国将大幅增长尤其是在土地价格昂贵的加州。他说:“这是一个尚未开发的生态位,是地球上尚未开发的表面积。”
 
 
 
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