Плавучие солнечные батареи - беспроигрышное энергетическое решение для пострадавших от засухи озер США

Плавучие солнечные батареи - беспроигрышное энергетическое решение для пострадавших от засухи озер США

Загорелый юго-запад США - идеальное место для проектов с плавучими электростанциями, которые могли бы производить чистую энергию и предотвращать испарение в крупных искусственных водоемах, сообщает Environment 360.

Строительство крупнейшего в Европе плавучего массива солнечных батарей на лондонском водохранилище имени королевы Елизаветы II. Фотография: Мартин Годвин для Guardian

Два великих водохранилища реки Колорадо - озеро Мид и озеро Пауэлл - отступают. Многолетние засухи и хроническое чрезмерное использование воды, конечно, наложили свой отпечаток, но огромное количество воды также теряется из-за испарения. Что, если бы то же самое палящее солнце, которое вызывает такую большую потерю воды, использовалось для получения электроэнергии?

Установка плавающих солнечных фотоэлектрических батарей, которые иногда называют "плавучими", на части этих двух водохранилищ на юго-западе США может обеспечить производство чистой, возобновляемой энергии, одновременно защищая значительные площади воды от жаркого солнца пустыни.

Двойные энергетические и экологические преимущества плавучих солнечных батарей уже начали завоевывать этой технологии место на мировом рынке экологически чистой энергии: проекты плавучих солнечных батарей уже строятся в таких разных странах, как Австралия, Бразилия, Китай, Англия, Индия, Япония, Южная Корея и Калифорния. И нигде они не могут оказаться столь эффективными, как на озерах Мид и Пауэлл, двух крупнейших искусственных водохранилищах США.

По оценкам Бюро мелиорации США, в среднем за год с поверхности озера Мид под палящим солнцем пустыни сгорает 800 000 акр-футов воды - почти шесть процентов годового стока реки Колорадо. Озеро Пауэлл ежегодно теряет около 860 000 акр-футов из-за испарения и просачивания воды с берегов. Поскольку в сухом климате плавучие электростанции могут снизить испарение на целых 90%, покрытие солнечными панелями части этих двух водоемов может привести к значительной экономии воды.

Если экстраполировать пространственные потребности уже построенных или спроектированных плавучих солнечных ферм, то выгода от установки плавучих солнечных батарей на части этих искусственных озер в пустыне может быть огромной. Если шесть процентов поверхности озера Мид будет отдано под солнечную энергию, то это даст не менее 3 400 мегаватт электрической мощности - значительно больше, чем мощность плотины Гувера в 2 074 мегаватта.

Это солнечное вливание может дать жаждущему энергии Юго-Западу значительный прирост возобновляемого электричества, и, по крайней мере, часть этой энергии может быть использована на неиспользуемых линиях электропередач, построенных для плотины Гувера.

Ключевым преимуществом плавучих фотоэлектрических панелей является дополнительная энергия, которую они дают по сравнению с наземными фотоэлектрическими панелями в аналогичном климате. Парящие над водой озера, затененной солнцем, плавучие фотоэлектрические панели будут работать при более низкой температуре, чем солнечные батареи на пустынной земле, что является ключевым фактором для повышения производительности полупроводников, включая фотоэлементы. Одна из сторонниц проекта рассчитывает на 50% прироста электроэнергии на ватт установленной мощности от планируемых солнечных батарей ее компании в насыщенном солнцем водоеме для очистки сточных вод в Джеймстауне, Южная Австралия.

В штатах Невада, Аризона и Юта любители лодочного спорта, рыбалки, подводного плавания и купания на озерах Мид и Пауэлл, возможно, не сразу воспримут идею о том, что солнечные батареи будут конкурировать с их рекреационной деятельностью. Однако в условиях, когда пляжи отступают, а пристани оказываются на суше, преимущества борьбы с потерей воды становятся все более очевидными. Более того, в то время, когда некоторые эксперты по гидрологии и защитники природы говорят, что озеро Пауэлл должно быть частично осушено, чтобы восстановить Глен Каньон и спасти озеро Мид, которое находится примерно в 360 милях ниже по реке, строительство солнечных батарей на части этих больных искусственных озер может показаться более разумной альтернативой.

Япония стала пионером в области плавучих электростанций. Начиналось все скромно: на двух водохранилищах в префектуре Хёго было установлено достаточно панелей, чтобы удовлетворить потребности в электроэнергии примерно 920 домохозяйств. Теперь она расширяет масштабы. На водохранилище в префектуре Тиба, строительство которого планируется завершить в 2018 году, будет вырабатываться энергия для почти 5 000 домохозяйств. В Японии с ее относительно мягким климатом предотвращение испарения может быть не столь критичным, как на американском юго-западе. Но перспектива использования солнечной энергии без нагрузки на скудные земельные ресурсы имеет свои достоинства в небольшой, густонаселенной стране, которая после Фукусимы ищет альтернативы ядерной энергетике.

Плавучие солнечные батареи также устанавливаются на водохранилище в бразильской Амазонии. Около 910 квадратных миль тропических лесов были затоплены несколько десятилетий назад, когда правящий в Бразилии военный режим построил плотину Балбина, затопив миллионы деревьев и уничтожив дома и охотничьи угодья коренных жителей. Сегодня из-за постоянных засух и вялого течения реки, питающей водохранилище Балбина, плотина работает лишь на пятую часть своей номинальной мощности.

Реклама

Однако вскоре расширяющаяся сеть плавучих солнечных модулей может искупить вину этого неудачного гидроэнергетического предприятия. На экспериментальном этапе пятимегаваттная солнечная установка займет площадь, равную примерно пяти футбольным полям, и будет вырабатывать достаточно энергии для примерно 9000 домохозяйств. В дальнейшем, если все пойдет хорошо, планировщики надеются построить масштабный 300-мегаваттный проект, который будет производить достаточно электроэнергии для 540 000 бразильских домов.

Список готовых или завершенных проектов по использованию плавучих солнечных батарей можно продолжать. В Индии пилотная установка была успешно протестирована на озере в пригороде Калькутты, а разработчики ведут переговоры о строительстве гораздо более крупных плавучих солнечных станций на озерах в штате Керала. В калифорнийском округе Сонома очистные пруды уже оснащаются плавающими фотоэлектрическими установками. А в Великобритании на водохранилище королевы Елизаветы II под Лондоном завершается строительство крупнейшей в Европе плавучей солнечной установки. Еще одна строится на водохранилище вблизи Манчестера. Там, как и в Японии, ключевым фактором является эффективное использование имеющихся земельных ресурсов.

Хотя Юго-Запад США гораздо менее ограничен в земельных ресурсах, чем Великобритания, открытая пустыня подвергается все большему стрессу, поскольку разработчики солнечных батарей ищут подходящие земли для своих проектов. Защита пустынной черепахи стала главной проблемой на некоторых участках, включая две фотоэлектрические станции на землях племени Moapa Paiute на юго-востоке Невады, всего в нескольких десятках миль от озера Мид. В Калифорнии сторонники возобновляемых источников энергии и защитники природы серьезно спорят по поводу перспективы строительства крупных солнечных электростанций в пустынных районах и на прилегающих землях в семи округах.

Плавучие солнечные батареи на водохранилищах, таких как озера Мид и Пауэлл, не заменят потребности в наземных солнечных батареях в Калифорнии и других частях Юго-Запада, но они могут облегчить давление на хрупкие экосистемы пустыни.

По мере того как мы будем противостоять растущим последствиям глобального потепления, поддержание жизнеспособного баланса между спросом и предложением воды в более теплом климате будет особенно сложной задачей. На солнечном Юго-Западе сокращение потерь воды на испарение должно стать частью широкомасштабной стратегии водосбережения. Плавучие солнечные фермы должны сыграть свою роль, ограничивая потери воды при производстве энергии, не содержащей углерода.