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水域型太陽能-應對氣候變遷的重要一步

  發表日期:2022-06-29

  作者:Rafael M. Almeida , Rafael Schmitt , Steven M. Grodsky , Alexander S. Flecker , Carla P. Gomes , Lu Zhao , Haohui Liu , Nathan Barros , Rafael Kelman & Peter B. McIntyre;翻譯:楊鈞;校稿:孫天祥

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  引用來源:nature

近期發佈在《自然(Nature)》期刊上的一篇學術研究表示:由於太陽能板在能源部門中佔有非常重要的地位,水面型的太陽能板或許將是一項極具前景的氣候變遷解決方案。研究估計,到2050年,美國可能需要設置超過61,000平方公里的太陽能板,才能協助美國能源脫碳,而這個設置面積甚至超過了荷蘭的國土面積,但糧食生產和生態環境需要一定規模的土地空間,因此最重要的是要將這些太陽能板設置在哪些地點,而水面就成為了一項極具潛力的場域。

由於太陽能板屬於空間密集的設備,生產1GW電力所需的面積是傳統化石燃料發電廠的20倍,因研究人員針對各種土地空間一一分析,包含沙漠、農田、水庫等。雖然沙漠空間充足且土地貧瘠,但研究人員透過模擬發現沙漠中的太陽能板可能會改變當地的溫度,甚至影響全球的大氣模式,進而導致亞馬遜地區的乾旱與北極海冰流失,也可能造成仙人掌覆蓋率降低,衝擊到當地原住民的文化環境;而農場雖然是個不錯的選擇,但其上的太陽能板也會影響到作物的生長。除此之外,屋頂、停車場、高速公路雖然也相當適合,但仍不具有足夠的規模。

至於水庫上設置水面型太陽能板,相較之下具有更多的優點,包含水分可以協助太陽能板降溫而提高5%發電效率、減少水庫水分蒸發、結合水庫既有的電網基礎設施減少輸電成本等。此外,由於許多水力發電廠可能會因為其中有許多腐爛的植物產生甲烷,以至於其整體排碳量仍高居不下,但若於水庫表面設置2%面積的太陽能板,則可將單位電力的排碳量下降一半,讓水力發電廠更加低碳。

研究人員表示,截至2020年全球的水面型太陽能板裝置容量僅約3GW,地面型則超過700GW,因此水面型仍具有相當大的潛力,如果用太陽能板覆蓋全球10%的水力發電水庫,約可安裝4000GW的太陽能板。而雖然水面型太陽能板價格較高,但僅比地面型高出4~8%。而未來若要發展,則需要考量太陽能板對於水生生物的繁衍影響、對水庫上漁業與觀光業的衝擊、較高的清潔保養成本,以及天氣與可變動水位對其的損害風險等。但整體而言,水面型太陽能仍極具發展潛力,相關的科學與政策必須同步推進,以確保可以永續利用水庫資源。

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