加州农业灌溉渠有望变脸:覆盖太阳能板节水又发电

今年3月18日,加州大学默塞德分校和圣塔克鲁兹分校研究人员,在《可持续发展自然》(Nature Sustainability)刊物上发表一项研究报告,题为《太阳能电池板覆盖运河节水发电双赢》(Energy and water co-benefits from covering canals with solar panels)。该项研究借助于印度早前的类似成果,即在用于农业灌溉的运河河道上面搭建太阳能装置,在发电的同时减少了阳光照射引起的河水蒸发,从而节省了宝贵的水资源。

2012年,时任印度古吉拉特邦首席部长、既现任印度总理的莫迪,宣布在古吉拉特邦的梅萨纳区(Mehsana)启动一项太阳能发电计划。这项计划的独特之处在于,将太阳能电池板覆盖在当地运河河道上,因此无需征用额外的土地。该试点项目的运河河道长度为750米,产生的电力为1兆瓦,工程承包合同总额1.771 亿卢比(250 万美元),建成后的电力成本远远低于其他太阳能发电厂。按照设想,古吉拉特邦运河干、支渠总长19,000公里,利用其中的10%就可以安装2,200兆瓦的太阳能发电装置,不但无需征用45平方公里的土地,而且减少了200亿升水的蒸发量。

印度古吉拉特邦的运河太阳能项目(公共领域)
印度古吉拉特邦的运河太阳能项目(公共领域)

加利福尼亚州是美国最大的农业州,它的中央谷地(Central Valley)纵贯南北,长约720公里,宽约60~100公里,面积超过46,600平方公里,该州丰富的农产品主要产于这片冲积平原形成的盆地,特别是各种水果和干果。这里的农地面积只占全国的1%,农产品总值却占到8%,例如其中的扁桃,华人把它叫做大杏仁,全世界供应量的六成出自那里。但是这一大片平原地区原来已经半沙漠化,只能放牧牛羊,20世纪初期开始规划的中央山谷计划,在两条主要水系的上游修建水库,将蓄水引流灌溉农田,才改变了面貌,农业的蓬勃发展,被誉为加州的第二次淘金热。

但是中央山谷一年大部分时间万里无云,阳光充沛,虽然对农作物生长有利,但是长达6350公里的运河,阳光引起河水的蒸发量巨大,是水资源紧缺的一个重要因素。加大的科学家们受到印度古吉拉特邦的运河太阳能发电项目的启发,开展了这方面的研究。

他们的研究发现,用太阳能板覆盖运河,对水资源和能源带来双重效益。如果灌溉渠道上铺设太阳能板,每公里的年蒸发量可以减少39000±12000立方米,还可以减缓运河中水草的生长,减少渠道维护成本的同时改善了水质。运河的河道提供了太阳能矩阵建设的土地,现成的道路减少了到偏远地区建设太阳能发电场的交通和其他成本,因此总经济效益比起传统太阳能电厂要高出20-50%。

加州大学科学家们的成果引起了舆论的广泛关注,各大媒体都纷纷报道,人们有理由相信,在美国西部持续干旱的今天,加州将会积极行动。采纳这个倡议,将给加州的农业和其他用水带来福音,同时可以提供经济实用的能源。