隨著對(duì)土地使用問(wèn)題的日益關(guān)注，從垃圾填埋場(chǎng)到蓄水池，越來(lái)越多的大型太陽(yáng)能項(xiàng)目正在建設(shè)中。盤點(diǎn)最新技術(shù)。

太陽(yáng)能處于減緩氣候變化工作的最前沿，但也有其自身的一些環(huán)境包袱。一個(gè)擔(dān)憂是能源革命所需的土地?cái)?shù)量，尤其是隨著更多公用事業(yè)規(guī)模的太陽(yáng)能項(xiàng)目被提出。

例如，在7月，在拉斯維加斯以北的沙漠中擬建的850兆瓦太陽(yáng)能發(fā)電廠的開(kāi)發(fā)商在當(dāng)?shù)胤磳?duì)后撤回了他們向美國(guó)土地管理局提出的申請(qǐng)。居民認(rèn)為，該陣列計(jì)劃覆蓋超過(guò)14平方英里，會(huì)礙眼，并可能影響當(dāng)?shù)氐膴蕵?lè)活動(dòng)。

克萊姆森大學(xué)的一項(xiàng)研究估計(jì)，到2040年，國(guó)內(nèi)使用和出口的能源產(chǎn)量將增加27%。大約需要124,000平方英里的土地來(lái)安裝所有相關(guān)設(shè)施。考慮到間距要求，近500,000平方英里的土地將需要專門用于新能源生產(chǎn)——面積大于德克薩斯州。

可以肯定的是，整個(gè)建筑環(huán)境中的位置（屋頂、車棚等）是太陽(yáng)能裝置的常見(jiàn)位置。這些分布式站點(diǎn)的好處很多。但是，如果該國(guó)要迅速實(shí)現(xiàn)清潔能源滲透目標(biāo)，則還需要大足跡的大型項(xiàng)目。

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然而，并非所有大規(guī)模太陽(yáng)能部署都需要位于空置空間或農(nóng)田上。三種選擇包括浮動(dòng)光伏、垃圾填埋太陽(yáng)能和高速公路通行權(quán)。讓我們依次來(lái)看看。

陸地還是海洋？

Floatovoltaics是一個(gè)熱門的光伏趨勢(shì)，其容量將在2021年翻一番。由于太陽(yáng)能電池陣列漂浮在水體之上，因此這些結(jié)構(gòu)在很大程度上消除了土地使用爭(zhēng)論。通常，這些裝置被發(fā)現(xiàn)漂浮在湖泊或盆地上，那里的水比海洋平靜。

雙重用途地點(diǎn)通常是這些項(xiàng)目的場(chǎng)地。水庫(kù)、水電大壩水源和廢水處理池都是舉辦漂浮光伏的潛在候選者。

以加利福尼亞州納帕谷的FarNiente酒廠為例。建成于2008年，被廣泛認(rèn)為是世界上第一個(gè)并網(wǎng)的浮動(dòng)光伏陣列。為了滿足每年800,000千瓦時(shí)的需求，太陽(yáng)能電池板使用了2,296塊電池板，其中1,200塊安裝在酒廠灌溉水庫(kù)的頂部，為附近的葡萄園預(yù)留了葡萄生產(chǎn)空間。

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支撐面板的浮力結(jié)構(gòu)是一個(gè)簡(jiǎn)單而巧妙的解決方案。浮筒由18英寸的帶棱紋管制成，填充有泡沫聚苯乙烯，位于面板下方，并連接到四個(gè)混凝土支架上。當(dāng)使用水時(shí)，陣列可以自由上升和下降18英尺，混凝土支架可防止模塊旋轉(zhuǎn)并確保最佳方位角。

更重要的是，該陣列通過(guò)覆蓋和冷卻水來(lái)減少蒸發(fā)。這種相同的效果還可以防止不需要的藻類的傳播。反過(guò)來(lái)，池塘對(duì)面板有益，充當(dāng)穩(wěn)定的熱質(zhì)量，調(diào)節(jié)溫度，減緩面板退化并提高效率。

此類項(xiàng)目如何有效的一個(gè)例子來(lái)自新加坡騰格里水庫(kù)上的60兆瓦FPV陣列SembcorpFloatingSolar，它最近投入使用。該系統(tǒng)的122,000個(gè)天合光能210Vertex雙玻璃組件覆蓋了45個(gè)足球場(chǎng)的表面積，通過(guò)與國(guó)家水務(wù)局簽訂的25年電力購(gòu)買協(xié)議，從新加坡的主要飲用水水庫(kù)中提供綠色能源。

新加坡公用事業(yè)委員會(huì)表示，它選擇天合光能組件是因?yàn)樗鼈兙哂须p層玻璃保護(hù)，這將有助于使它們足夠耐用，可以在潮濕和潮濕的條件下使用25年。面板由高密度聚乙烯(HDPE)浮子支撐。浮子是抗紫外線的，這是保護(hù)它們免受降解的必要條件。

在評(píng)估浮動(dòng)光伏的有效性時(shí)，成本可能是首要考慮的問(wèn)題，因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)具有獨(dú)特的施工安裝（或?qū)樱┬枨蟆Ｈ欢杀酒絻r(jià)可能比人們預(yù)期的更接近。浮動(dòng)光伏的資本成本略高，但運(yùn)營(yíng)管理成本較低，沒(méi)有土地成本，效率提高有利于成本結(jié)構(gòu)。

據(jù)FPV開(kāi)發(fā)商D3Energy業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)StetsonTchividjian稱，安裝浮動(dòng)太陽(yáng)能的價(jià)格比陸上光伏高出約10%至15%。但是，降低運(yùn)維成本可能有助于縮小差距。如果將開(kāi)發(fā)其他有用的土地所產(chǎn)生的外部性包括在內(nèi)，那么浮動(dòng)太陽(yáng)能背后的經(jīng)濟(jì)性可能會(huì)使項(xiàng)目保持在水面之上。

垃圾填埋機(jī)會(huì)

垃圾填埋場(chǎng)和其他受污染的棕地是另一個(gè)增長(zhǎng)領(lǐng)域。美國(guó)環(huán)境保護(hù)署跟蹤太陽(yáng)能垃圾填埋場(chǎng)頂部安裝，作為其RE-PoweringAmerica'sLand計(jì)劃的一部分，在過(guò)去五年中，安裝量增長(zhǎng)了80%。近60%的跟蹤項(xiàng)目位于垃圾填埋場(chǎng)，超過(guò)90%的RE-Powering項(xiàng)目是太陽(yáng)能光伏。

大多數(shù)站點(diǎn)為市政或私人所有，1.8吉瓦的裝機(jī)容量中約有1.5吉瓦屬于這些所有權(quán)結(jié)構(gòu)。三分之二的項(xiàng)目將電力賣回電網(wǎng)，22%的跟蹤站點(diǎn)是社區(qū)太陽(yáng)能項(xiàng)目。這些設(shè)施中有近70%提供1兆瓦或更多的容量。

馬薩諸塞州目前以該國(guó)30%的垃圾填埋場(chǎng)項(xiàng)目領(lǐng)先該領(lǐng)域。EPA表示，有利的政策環(huán)境對(duì)于支持棕地場(chǎng)地很重要。馬薩諸塞州的SMART計(jì)劃為垃圾填埋場(chǎng)和棕地開(kāi)發(fā)提供了更多激勵(lì)措施，并為這些項(xiàng)目的審批流程建立了快速通道，因此該州在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。

美國(guó)環(huán)保署表示，新澤西州和伊利諾伊州在政策和公用事業(yè)參與方面也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。其中最大的一個(gè)是50MWSunnyside太陽(yáng)能設(shè)施，計(jì)劃在240英畝的休斯頓垃圾填埋場(chǎng)頂部建造，并在2022年底投入使用。Sunnyside的采購(gòu)是該市氣候行動(dòng)計(jì)劃的結(jié)果。

通常情況下，安裝人員不允許進(jìn)入垃圾填埋場(chǎng)的表面，并且安裝硬件和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)必須適應(yīng)性強(qiáng)，并且比傳統(tǒng)的地面安裝設(shè)計(jì)更輕。例如，安裝供應(yīng)商SolarFlexRack為猶他州普羅沃以南的社區(qū)太陽(yáng)能垃圾填埋場(chǎng)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目提供現(xiàn)澆機(jī)架。與典型的太陽(yáng)能支架相比，安裝系統(tǒng)使用更輕的鎮(zhèn)流器，內(nèi)部支撐和更少的組件。

公路光伏

公路通行權(quán)(ROW)區(qū)域提供了適合太陽(yáng)能裝置的獨(dú)特品質(zhì)。例如，科羅拉多州交通部(CDOT)解釋說(shuō)，ROW區(qū)域可以方便地訪問(wèn)相鄰的太陽(yáng)能設(shè)施，并且傳輸線通常遵循高速公路路線。更重要的是，ROW擁有維護(hù)良好的植被和很少的樹(shù)木或其他陰影元素。

CDOT研究指出ROWPV存在許多潛在的安全和質(zhì)量問(wèn)題。最受關(guān)注的問(wèn)題包括積雪和積雪、面板閃爍和眩光、水質(zhì)管理問(wèn)題、碰撞中的駕駛員安全以及維護(hù)的安全通道。

作為研究的結(jié)果，CDOT創(chuàng)建了一系列用于正確選址太陽(yáng)能項(xiàng)目的工具。這些工具包括閃爍和眩光危害模型、陣列選址標(biāo)準(zhǔn)、影響矩陣和緩解策略。

HighwayROW太陽(yáng)能已在歐洲部署30多年，并且不斷引入創(chuàng)新。例如，一個(gè)比利時(shí)財(cái)團(tuán)創(chuàng)建了兩個(gè)測(cè)試設(shè)施，以開(kāi)發(fā)配備光伏設(shè)備的隔音屏障，用于土地和政策限制使地面安裝的太陽(yáng)能發(fā)電廠幾乎無(wú)法安裝的地方。

兩用結(jié)構(gòu)首先必須起到隔音的作用，這可能會(huì)限制伴隨的光伏生產(chǎn)。模塊上覆蓋著一層透明的消音層，研究人員稱其將生產(chǎn)量減少了約30%。

根據(jù)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校韋伯能源集團(tuán)的一項(xiàng)研究，在美國(guó)，可用于ROW安裝的土地面積可能很緊張，通常最好留給高速公路交匯處和出口。

研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)州都有超過(guò)200英里的合適的州際公路可用。這相當(dāng)于每個(gè)州440到6,600英畝的優(yōu)選安裝場(chǎng)地面積。每個(gè)州的確定潛力為每年127到1,814GWh，德克薩斯州位居榜首。加利福尼亞州和伊利諾伊州的潛力排名第二和第三。

德克薩斯州的研究人員發(fā)現(xiàn)需要GIS數(shù)據(jù)來(lái)更好地支持ROW太陽(yáng)能的發(fā)展。愛(ài)荷華州是唯一一個(gè)完成詳細(xì)的高速公路立交剖面圖以促進(jìn)向太陽(yáng)能站點(diǎn)規(guī)劃過(guò)渡的州。