在加利福尼亚州的运河上安装太阳能电池板可以产生水,土地,空气和气候的收益

在加利福尼亚州的运河上安装太阳能电池板可以产生水,土地,空气和气候的收益 从内华达山脉往南400英里处输送水的加利福尼亚渡槽在进入科恩州和洛杉矶县交界处的南加利福尼亚州时分裂。 加州DWR

气候变化和水资源匮乏是美国西部的重中之重 气候变暖, 严重的多年干旱正在进行中地下水供应过剩 在许多地方。

西方国家正在采取许多策略来 适应这些压力并为未来做准备。 这些措施包括促进可再生能源发展,节约用水以及更可持续地管理自然和耕地的措施。

作为致力于气候智能解决方案的工程师,我们在加利福尼亚州的水和气候问题上找到了一个轻松的双赢局面,我们称之为“太阳能运河解决方案”。 关于 4,000英里的运河 将水输送给全州约35万加利福尼亚人和5.7万英亩农田。 用太阳能电池板覆盖这些运河将减少珍贵水的蒸发(珍贵水是加利福尼亚州最重要的资源之一),并有助于实现该州的可再生能源目标,同时还可以节省资金。

节约用水和土地

加利福尼亚是 容易干旱,而水一直是人们关注的焦点。 现在,不断变化的气候带来更热,更干燥的天气。

过去10到30年的严重干旱 干well的水井,导致官员实施 水限制 并加油 大规模的野火。 截至2021年XNUMX月中,整个州 正式经历干旱.

同时,加利福尼亚州制定了雄心勃勃的保护目标。 该州有权 减少抽水 同时保持对农场,城市,野生动植物和野生动植物的可靠供应 生态系统。 作为广泛的气候变化计划的一部分,加文·纽瑟夫州长(Gover。Gavin Newsom)于2020年XNUMX月指示加利福尼亚自然资源局率先做出努力 到30年保护2030%的土地和沿海水域.

冬季,加利福尼亚的大部分雨雪都落在萨克拉曼多以北,而其用水量的80% 发生在南加州,主要是在夏天。 这就是为什么运河蜿蜒遍及全州-这是世界上最大的此类系统。 我们估计,在加利福尼亚州炎热的阳光下,它们携带的水中约有1%-2%会因蒸发而损失掉。

在最近的一项研究中,我们表明,使用太阳能电池板覆盖加州所有4,000英里的运河将使 每年节省超过65亿加仑的水 通过减少蒸发。 这足以灌溉50,000英亩的农田或满足超过2万人的住宅用水需求。 通过将太阳能装置集中在已经使用的土地上,而不是在未开发的土地上建造太阳能装置,这种方法将帮助加利福尼亚州实现两者的可持续管理目标 土地 资源。

气候友好型电力

用太阳能电池板遮盖加州的运河会产生大量的电能。 我们的估计显示,它可以提供约13吉瓦的可再生能源容量,大约是该州需要增加以满足其需求的新能源的一半。 清洁电力目标:到60年2030%的无碳来源,到100年2045%的可再生能源。

在运河上安装太阳能电池板可提高两个系统的效率。 太阳能电池板将减少运河的蒸发,特别是在加利福尼亚州炎热的夏天。 而且由于水加热的速度比陆地加热的速度慢,因此面板下方流动的运河水可以将其冷却10 F, 将电力生产提高多达3%.

这些面板也可以 在当地发电 在加利福尼亚州的许多地方,都降低了 传输损耗 和消费者的成本。 将太阳能与电池存储相结合可以帮助在农村地区和服务欠缺的社区中建立微电网,从而使电力系统更高效,更灵活。 这将减轻由于极端天气,人为错误和野火造成的电力损失的风险。

我们估计,用太阳能板跨越运河的成本要比建筑地面安装系统高。 但是,当我们添加一些共同效益时,例如避免了土地成本,节水,减轻水生杂草和提高光伏效率,我们发现太阳能运河是一种更好的投资,并且在太阳能的使用寿命内提供的电力成本更低装置。在加利福尼亚州的运河上安装太阳能电池板可以产生水,土地,空气和气候的收益 安装在运河上方的太阳能电池板可提高两个系统的效率。 布兰迪·麦库恩(Brandi McKuin), CC BY-ND

对土地的好处

太阳能运河不仅仅是产生可再生能源和节约用水。 建立这些细长的太阳能电池阵列可能会阻止超过80,000英亩的农田或自然栖息地被改建为太阳能农场。

加利福尼亚为不断增长的全球人口种植粮食, 生产超过50%的水果,坚果和蔬菜 美国消费者吃的东西。 但是,达到脱碳目标的新可再生能源产能中,多达50%可能是 位于农业地区,包括大片的优质农田。

太阳能渠设施还将保护野生动植物,生态系统和重要的文化用地。 大规模的太阳能发展可能导致 生境丧失,退化和破碎化,这可能会危害濒临灭绝的物种,例如 莫哈韦沙漠乌龟.

他们也可以 危害沙漠灌木植物群落,包括对土著部落具有重要文化意义的植物。 例如, 创世纪太阳能中心 2012-2014年在索诺兰和莫哈韦沙漠中 毁坏了小径和墓地,破坏了重要的文化文物,引发旷日持久的法律冲突。

清除空气

通过产生清洁的电力,太阳能渠可以改善空气质量-在加利福尼亚州中部,这是一个严重的问题。 美国一些最肮脏的空气 太阳能可以帮助淘汰喷射颗粒物的柴油机,这些发动机通过加利福尼亚的农业谷地抽水。 它也可以帮助充电 电动轻型和重型车辆的数量不断增加 使人们和货物在全州范围内流动。

另一个好处是遏制堵塞运河的水生杂草。 在 印度自2014年起,开发商就开始在此建造太阳能渠,面板的阴影限制了杂草的生长,这些杂草会堵塞排水沟并限制水流。

用除草剂和机械设备对抗这些杂草很昂贵,除草剂威胁着人类健康和环境。 对于加利福尼亚州100英尺宽的大型运河,我们估计遮阳运河每英里可节省40,000美元。 在全州范围内,每年可节省69万美元。在加利福尼亚州的运河上安装太阳能电池板可以产生水,土地,空气和气候的收益 太阳运河系统的艺术家翻译加利福尼亚的。 太阳能 Aquagrid LLC, CC BY-ND

将太阳能运河带到加利福尼亚

印度在运河上建造了太阳能电池板,而美国正在发展 浮动太阳能项目,加利福尼亚州缺乏在本地研究的原型。

在中央山谷和南加州的大型和小型示范项目的讨论正在进行中。 构建原型将帮助运营商,开发商和监管机构完善设计,评估环境影响,衡量项目成本和收益以及评估这些系统的性能。 有了更多数据,规划者可以制定出在全州乃至整个西部扩展太阳能渠的策略。

在加利福尼亚州,将需要十几个或更多的合作伙伴来计划,资助和实施太阳能运河项目。 公私伙伴关系可能包括联邦,州和地方政府机构,项目开发商和大学研究人员。

加州老化的电力基础设施促成了 灾难性野火多日停电。 在运河和其他受干扰的土地上建设智能太阳能开发项目,可以使电力和水基础设施更具弹性,同时可以节约用水,降低成本并帮助应对气候变化。 我们认为,这是全国乃至整个地球都应考虑的一种模式。谈话

关于作者

罗杰·巴尔斯,杰出工程学教授, 加州大学梅塞德分校布兰迪·麦库恩(Brandi McKuin),环境研究博士后, 加州大学圣克鲁兹分校

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