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美国加利福尼亚州北美西南沙漠中的一系列太阳槽
美国加利福尼亚州北美西南沙漠中的一系列太阳槽 信用:B Christopher / Alamy Stock Photo
可再生能源
2019年8月26日16:00

太阳能可以使用“仅13%的空间”代替所有美国水坝

可再生能源 太阳能可以使用“仅13%的空间”代替所有美国水坝

根据一项新研究,太阳能电池板的库将能够使用仅13%的空间来代替美国的每一个电力大坝。

研究人员说,这个“令人惊讶的谦虚”数字提供了一个“诱人”的愿景,即如果国家逐步淘汰了一个电源,虽然可再生,但可以实现的目标。重大损失在生态系统上。

就目前而言,水电是美国力量组合中的重要组成部分超过6%它的电力和提供的灵活性并不总是由其他可再生能源提供。

但是,随着现有的基础设施即将结束其寿命,对环境影响的越来越关注,美国大坝越来越多地被完全从服务中删除。

如果未更换水坝,其他技术将需要介入违规行为,而新论文 - 发表在自然的可持续性- 建议大量推出太阳能是一种潜在的选择。

尽管研究人员强调他们的结果“显然是理论上的”,但他们强调了替代可再生能源替代水坝的能力 - 这也可能减轻美国水道的压力。

“巨大伤害”

在美国,大坝已被用来生成可再生能源必威体育在线注册一个多世纪,这是世界上第一个在威斯康星州首次在威斯康星州的水力发电厂开始运营。到1940年,水力发电占该国发电的40%。

如今,许多发展中国家都在寻求模仿这种快速增长。来自安哥拉缅甸正在投资大型水电项目以某种方式产生电力吹捧为燃烧化石燃料的绿色替代品。

但是,在水力发电良好的地区,由于对环境的严重影响,对大坝的反弹越来越大。

根据约翰·沃尔德曼博士,一名来自纽约城市大学领导了这项新研究的人,许多环保主义者因对生态系统造成的“巨大伤害”,将大坝视为“流域中的血块”。

他说,这种效果的“海报儿童”是迁徙鱼类,例如鲑鱼和沙德,由于其迁移路径被阻塞,在某些地区的数量级数量下降了。

大坝也可能导致当地生物多样性下降,,,,被困的沉积物河温的变化随着坐在水库中的水变暖。

他们甚至可以成为排放源,随着泛滥的土地泛滥导致居住在水中的微生物,抽出甲烷和其他温室气体。

美国亚利桑那州和内华达州之间边界上胡佛大坝的空中图像。学分:约翰·亨斯霍尔 /阿拉米库存照片

美国亚利桑那州和内华达州之间边界上胡佛大坝的空中图像。
学分:约翰·亨斯霍尔 /阿拉米库存照片

回应这些问题,超过1000个美国水坝在过去的三十年中被拆除,科学家已经注意到了结果明显改进。

杰夫·奥普曼博士WWF的全球领导淡水科学家告诉《碳摘要水坝》是解决淡水物种“急剧下降”的“最有效方法之一”。必威手机官网自从去除例如,缅因州肯纳贝克河(Kennebec River)的爱德华兹大坝(Edwards Dam)在20年前,产卵河鲱鱼的数量增加了近一百倍。

灵活的水坝

到目前为止,去除的水坝对美国的整体电力组合做出了相对较小的贡献,但是如果计划拆除较大的大坝,则发现更换将是至关重要的。

这可能是具有挑战性的,因为Hydro Dams提供了必不可少的网格服务。在里面美国能源部必威体育在线注册水电视觉报告,它预计水电对电网规划和操作的贡献实际上将在未来增加:

“尤其是,水力发电的灵活性响应电力和发电机之间平衡的变化而快速升起,这促进了可再生可变产生(例如风能和太阳能)进入网格的整合。”必威体育在线注册

但是,随着美国许多年长的水坝变得降低了盈利,并结束了他们的寿命,沃尔德曼说,其他可再生能源可能至少能够取代至少一些老化的基础设施,甚至提供了一些急需的稳定性:

“I think we need to have a new paradigm about restoring rivers, and I think that the advent of really seriously alternative energy sources is one way to accomplish this… I think that’s pretty astonishing and tantalising too, I’m hoping this presents a different mindset for people who think about our energy futures.”

质量替换

沃尔德曼(Waldman)和他的同事在他们的“思想实验”中使用了美国陆军工程兵团的数据国家水坝库存要确定需要多少公顷工业规模的光伏(PV)细胞来替换现有大坝产生的功率。

他们计算出,如果拆除了美国联合国的所有2,603个水坝(即,除了夏威夷和阿拉斯加的所有州),则拆除了替换太阳能电池板,只会占据其储层所覆盖的面积的13%。

如果一半的排水土地被工业规模的太阳能覆盖,该团队估计它可能会产生近三倍半,是当前在这些地点产生的功率。

在某些地区,他们的结果尤为明显。例如,佛罗里达州可以取代其四个水坝,目前占用26,520公顷,其太阳能电池板大约是纽约中央公园的大小。

作者指出,他们不考虑在分析中安装太阳能的成本,这可能是“高度特定的”。

沃尔德曼说,这种转变的总体积极效果是“我们将使我们的自由流动的河流恢复”,而替代者不必限于一种可再生能源形式:必威体育在线注册

“当您沥干水库时,您会收回很多土地。您有机会将太阳能放在水库底部的一部分上,甚至在某些地方漂浮太阳能……因为许多水库在山谷中,您也许可以将风力发电在山脊线上,并且您还可以捕获。some of the power of the water using hydrokinetic or diversionary approaches, which allow you to capture some power but don’t block the river.”

但是,尽管将该国的400万公顷水库凝结到了特拉华州的大小(美国第二小州)似乎是一个吸引人的建议,但沃尔德曼承认,对于许多水坝而言,这根本是不可行的。

尤其是,这是因为大坝经常提供重要的额外社会利益,包括饮用水,防洪和娱乐活动的供应。沃尔德曼注意:

“即使我认识到我们永远不会拆除美国的所有2,603个水坝,并切换到这个概念,但在选择性的情况下,有很多空间可以推动这样做的想法。”

但是,即使花费更少的空间,工业规模的PV代也随之而来自己的问题,因为它会碎裂栖息地并导致生物多样性丧失。Opperman说:“从定义上讲,前水库遗址将是沿河沿岸的土地,而这片土地通常是野生动植物最有价值的栖息地之一,对于娱乐活动也常常很重要。”

作者应对这些问题,指出过去的研究这表明,与其他形式的发电相比,太阳能的危害较小。他们还指出,可以在远离水库的站点进行太阳能替换。

网格短缺

至于其他可再生能源是否可以弥补网格服务的不足,作者说,提高的电池存储功能可能能够提供Hydropower授予的灵活性电流。

但是,尽管他们说这样的技术可以弥补太阳能的更不稳定的性质,但他们还指出,该领域的“需要更多的研究”。

威尔·亨利,沟通主管国际水电协会,Tell Ca必威手机官网rbon简介Hydro Dams提供的服务不会那么容易被太阳能所取代,并建议将两种形式的发电的系统替换为:

“与其用太阳能PV代替水力发电设施,而是一种更可持续的方法是优先考虑将两种技术优势结合的水力化现代化投资。如今,太阳能光伏可以安装在水库中,也可以与储层相邻,而不是替代整体发电能力。”

沃尔德曼说,虽然水坝确实提供了关键的网格服务,但他们提供的功率并不总是一致的,并且可能会受到干旱等现象的影响。

鉴于此,他说,可以使用一系列替代可再生技术来创建“能源公园”,以利用以前安装的现有电源线,并带有“单独使用水电的弹性”。必威体育在线注册

沃尔德曼(Waldman可能会破坏鉴于其充足的太阳资源,原始水道。

然而,在美国,奥普曼说,由于衰老的“巨大”和越来越过时的水坝,这一问题在很大程度上是毫无意义的。这意味着可以恢复许多自由流动的河流,而无需解决该国的大型水力发电大坝:

“这并不是说我们永远不应该考虑河流修复和水坝的去除,这将导致大坝发电或储藏水的利益,因为环境和社会收益可能是值得的。但是显然,具有重大权衡的项目总是会更加复杂。”

Waldman,J。等。(2019)太阳能替代品作为美国水坝去除的水力发电的解决方案,自然可持续性,https://doi.org/10.1038/s41893-019-0362-7

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