新分析显示加州“太阳能运河”的潜力

加州大学圣克鲁斯分校的研究人员与加州大学水务公司和默塞德大学的内华达山脉研究所合作发表了一项新研究，该研究表明，用太阳能电池板覆盖加州 6,350 公里的公共供水运河网络可能是一种经济可行的方法可再生能源和水资源保护。

随着气候变化增加了许多地区发生干旱的风险，“太阳能运河”的概念在世界范围内得到了推动。太阳能电池板可以遮蔽运河，以帮助防止蒸发造成的水分流失，某些类型的太阳能电池板在运河上也能更好地工作，因为较冷的环境可以防止它们过热。

印度的试点项目已经证明了几种设计的技术可行性，但尚未大规模部署。加利福尼亚的运河网络是世界上最大的输水系统，该州面临着干旱多发的未来和向可再生能源过渡的快速时间表。太阳能运河可以针对这两个挑战，但要在加利福尼亚实施它们需要首先量化潜在的好处。这正是研究人员在他们发表在Nature Sustainability 上的论文中打算做的事情。

“虽然用太阳能电池板覆盖运河是有道理的，因为可再生能源和节水是双赢的，但问题在于细节，”这项新研究的主要作者、加州大学圣克鲁斯分校环境博士后研究员布兰迪麦库因说。学习。“一个关键问题是跨越运河的基础设施是否成本过高。”

跨运河的太阳能电池板通常由钢桁架或悬索支撑，这两者的建造成本都比地面安装太阳能电池板的传统支撑结构更昂贵。但 McKuin 领导了一项技术经济分析，该分析表明太阳能运河的好处如何超过电缆支撑装置的额外成本。事实上，电缆支撑的太阳能运河的净现值高出 20-50%，表明投资的财务回报更高。

除了提高太阳能电池板性能和节省蒸发量等好处外，太阳能电池板的遮阳还可以帮助控制水草的生长，这是一个昂贵的运河维护问题。将太阳能电池板放置在现有的运河站点上还可以避免与土地使用相关的成本。既然新论文对这些好处进行了更具体的评估，研究小组的成员希望这可以导致未来在加利福尼亚州进行太阳能运河的现场实验。

“这项研究是朝着鼓励投资生产可再生能源同时节约用水迈出的非常重要的一步，”论文的合著者、加州大学默塞德分校杰出的工程学教授、内华达山脉研究所前任主任罗杰·贝尔斯 (Roger Bales) 说。 ，以及加州大学水务公司的一名主管。

Bales 是该项目于 2016 年启动的原始团队的一部分，当时总部位于旧金山的社会影响机构 Citizen Group 以这个概念与 UC Solar 和 UC Water 接洽。从那里，该研究发展成为加州大学默塞德分校、加州大学圣克鲁斯分校和 Citizen Group 之间的合作，并得到了 NRG 能源和美国农业部国家粮食和农业研究所的资金支持。

主要作者 Brandi McKuin 在完成博士学位期间开始从事该项目。在默塞德，然后在资深作者和 UCSC 教授埃利奥特·坎贝尔、水资源和食品系统的斯蒂芬·R·格里斯曼总统主席和默塞德移植的同事的帮助下继续。加州大学默塞德分校教授 Joshua Viers 和研究员 Tapan Pathak 为该项目提供建议，研究生 Andrew Zumkehr 和 Jenny Ta 为分析做出了贡献。

Zumkehr 领导了一项复杂的水文分析，使用来自卫星、气候模型和自动气象站的数据对全州运河站点的蒸发率进行建模和比较，无论是否有太阳能电池板的阴影。McKuin 然后在她的评估中使用这些信息来计算减少蒸发的经济收益。

最终，使太阳能运河在财务上可行的是许多综合效益的成本节约，而不是仅从减少蒸发中受益。但该研究还指出，部署太阳能运河的好处可能会超出直接的财务影响。例如，加利福尼亚中央山谷的太阳能运河产生的每一兆瓦太阳能都有可能取代 15-20 台柴油驱动的灌溉泵，有助于减少该地区空气质量最差的地区的污染。

资深作者 Elliott Campbell 说，论文确定的广泛好处本身就是一个重要的教训。他认为这些发现不仅是对太阳能运河的评估，而且清楚地说明了紧迫的全球问题(如空气质量、能源和水资源保护)之间的相互联系。

“当你将水和能源结合在一起时，我们在这里看到的实际上是一些令人惊讶的好处，”坎贝尔说。“有时它会导致我们更平稳地过渡到更好的能源和节水方式。”