将太阳能电池板放在水上是一个好主意 – 但它会漂浮吗?

常景电力

尽管日本和中国正在向前发展,但美国对这项技术的接受程度仍然缓慢 酿酒师格雷格艾伦有一个问题,作为加利福尼亚纳帕谷Far Niente酒厂的总裁,他已经对葡萄园可能用于太阳能电池板的…

尽管日本和中国正在向前发展,但美国对这项技术的接受程度仍然缓慢

酿酒师格雷格艾伦有一个问题,作为加利福尼亚纳帕谷Far Niente酒厂的总裁,他已经对葡萄园可能用于太阳能电池板的土地数量进行了数学计算,以抵消能源成本。艾伦说,这个数字 – 大约两英亩 – “真的很受伤”。所以他妥协了:Far Niente完成了一系列2,296块太阳能电池板,其中994块漂浮在连接到酒厂池塘底部的浮桥上。该装置是世界上第一个非实验性浮动太阳能阵列。

将太阳能电池板放在水上是一个好主意 - 但它会漂浮吗?
日本德岛县的一系列浮动板。图片来源:Ciel&Terre International
那是在2008年。从那时起,浮动光伏发电在亚洲激增 – 但在美国却没有那么多。日本有超过60个装置,是世界上任何一个国家中最多的。中国是一个可再生能源的发展巨头,声称拥有世界上最大的阵容。该设施于2017年上线,漂浮在淮南市附近一座倒塌煤矿的人工湖顶上。166,000个面板可以产生大约40兆瓦,或足够的电力来为大约15,000个家庭供电。世界银行2018 年的一份报告估计,人造水面浮动太阳能电池阵列的全球潜力将超过400千兆瓦。
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在一个灌溉池塘的一个浮动太阳电池列阵在兵库县,日本。图片来源:Ciel&Terre International

虽然美国的采用速度缓慢,但最近的一些交易可能会扭转局面。典型的安装包括拴在水库或保留池底部的浮筒上的太阳能电池板 – 被认为比湖泊更容易使用。浮动或水下电缆将直流电带传输到岸上的逆变器,在逆变器上转换为交流电并送到当地电网。工程师必须考虑多个因素:系统必须承受大风和海浪,面板必须耐腐蚀,锚固件必须持续25年或更长时间。

但浮动装置与陆基阵列相比还具有以下优势:最明显的是它们不会占用可用于农业或开发的宝贵地块。该技术比陆基或屋顶安装系统更容易安装; 组装好后,工作人员将它们漂浮到位并固定它们。阵列也可以改善环境; 阻挡阳光穿透水可以减少蒸发并抑制藻类大量繁殖。(目前尚不清楚阵列如何影响鱼类,鸟类或其他野生动物。)由于太阳能电池在升温时效率会降低,因此水的冷却效果可使其转换能力提高20%。

鉴于这些好处,美国的采用速度缓慢 – 在2018年底只有14次安装 – 可能令人费解。管理国家可再生能源实验室(NREL)光伏可靠性小组的特雷莎巴恩斯说,开放土地的可用性可能是一个因素。然而,缺少土地往往是少数美国土地的驱动因素。加利福尼亚州的Kelseyville县水厂区就是这种情况,2018年在其废水处理池中安装了720个面板阵列。良好的回报是另一个激励措施; 该地区预计它将在运营后八年内收回安装费用。

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印度尼西亚防洪废物池塘的太阳能试点项目。图片来源:Ciel&Terre International

美国能源部太阳能技术办公室主任查理盖伊说,如果它变得更加清晰,就会出现更多安装。(该部门目前没有为任何浮动太阳能研究项目提供资金。)美国许多设施都是近期的,所以要知道预计的节约是否能够实现还为时过早。Far Niente通过减税和现金回扣的结合,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表示,美国经济增长放缓也可能是由于该技术可以提供的不确定因素。“我们需要有一些高调的项目才能真正证明这种情况可以大规模发生,也可以由主要参与者发生,”他说。Spencer在2018年12月环境科学与技术杂志上共同撰写了一项研究,该研究评估了该技术在美国大陆24,419个人造水体的潜力。它发现只有27%的浮体太阳能电池组水体可以生产全国近10%的水体。目前的发电。

美国可能会取得大规模的成功。城市和地区可以成为领导者。2018年7月,洛杉矶市议会一致批准了在范诺曼湖水库建设11.6兆瓦浮动太阳能试验工厂的提案,目前正在审查可行性研究。该机构的高级专业工程师Maribel Medina表示,坦帕湾水务局已在其2019年的资本改善计划中增加了一个基于水库的太阳能可行性项目,计划于今年6月批准。

商业部门也表现出更多的兴趣。太阳能发展公司Ciel&Terre的浮动太阳能业务开发经理克里斯巴特说,他的公司大约9年前完全改变了从陆地和屋顶安装太阳能到浮动阵列的产品组合。他表示,该公司预计美国的浮动光伏发电量将大幅增长,特别是在加利福尼亚州,那里的土地价格昂贵。他说:“这是一个尚未开发的利基市场,这是一个尚未开发的地球表面区域。”

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