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的太阳能发电场闪闪发光,就像炎热夏日的海市蜃楼绿洲。这个阵列不是一排又一排倾斜的、比玉米还高的闪亮面板,而是直接安装在地球上,平坦如水。从空中俯瞰,它就像一个一英亩大小的游泳池。然而,尽管其规模不大,这种新型光伏电站 (加州中央谷地五个总发电量为 2.5 兆瓦的电站之一)的发电量可与传统太阳能发电场的输出量相媲美,其规模几乎是其三倍。
在 德国西南部的一片草地上,太阳能电池板竖立成细长的线条,就像一系列的 新西兰电报号码数据 栅栏。当农民在行间广阔的空间里种植干草时,垂直发电厂为附近的城镇提供无碳电力。在法国边境的另一边,葡萄酒和瓦特都从带面板的葡萄园中流出。日本的茶叶在太阳能电池板下生长,而美国则培育授粉媒介 。从加拿大到澳大利亚,为数千户家庭提供电力的公用事业规模的太阳能发电场与羊共享空间。
这些不同的方法都有相同的目标——通过减少太阳能发电场的占地面积来帮助满足全球对绿色能源日益增长的需求。
控制气候变化所需的立即大幅削减化石燃料排放需要大幅增加世界各地的清洁能源生产。国际能源署呼吁到 2030 年每年新增 630 吉瓦的太阳能和 390 吉瓦的风力发电。(1 吉瓦可为大约190,000 个美国普通家庭供电。)这一增长率是 2020 年创下的纪录的四倍。对于太阳能发电来说,几乎每天都相当于建造世界上目前最大的太阳能发电厂。
急于使用绿色电力面临着一个挑战:寻找足够的土地。
各国面临着加速清洁能源推广的压力。美国要在 2035 年之前实现电网脱碳,要求该国的太阳能发电能力在未来十几年内增加大约十倍。乌克兰入侵后,欧盟被迫考虑对俄罗斯石油和天然气的依赖,呼吁到 2025 年将成员国的太阳能装机容量增加一倍。主要部署工作正在南美(葡萄牙)、印度和中国进行。以及世界各地。
但急于使用绿色电力面临着一个挑战:寻找合适的土地来生产绿色电力。分析师表示,屋顶电池板方阵是能源转型的关键部分,但公用事业规模的并网太阳能运营对于快速、经济地为城市供电至关重要。然而,地面太阳能是土地密集型的,公用事业规模的阵列通常占地数百英亩。风电场有其庞大的土地需求。拟议的清洁能源工厂越来越多地引发了与农业、野生动物、娱乐、文化等方面的冲突。
圣地亚哥县沙漠小镇Jacumba Hot Springs的居民等团体正在美国各地发起斗争,他们去年起诉要求停止在附近建造一座占地 600 英亩、90 兆瓦的太阳能设施,理由是担心他们的财产价值和乡村生活方式。美洲原住民部落担心对神圣景观的影响,自然资源保护主义者担心对生态系统的破坏,农民担心侵占农田等,数十个重大项目已被推迟或停止。麻省理工学院的一项新研究得出结论,地方阻力对国家清洁能源目标构成了“重大障碍” 。可再生能源的发展在欧洲和其他地方也面临着类似的障碍。
加利福尼亚州马德拉县的太阳能电池板,电池板并排放置在地面上。 厄托斯
加利福尼亚州马德拉县的太阳能电池板,电池板并排放置在地面上。图片来自 ERTHOS。
Clearway Energy 的高管 Julia Zuckerman 表示:“土地的可用性非常重要,我们不能认为这是理所当然的。”该公司正在开发Arica 和 Victory Pass Solar 项目——465 兆瓦的太阳能发电量加上 400 兆瓦的四核太阳能发电站。位于棕榈泉以东 2,665 英亩的加州沙漠中的电池存储空间。太阳能站点的可能性受到良好阳光、相当平坦的地面和靠近电网的需求的限制。“因此,土地受到的限制越多,”祖克曼说,“我们确实在减少可再生能源的选择。”
得益于技术的进步(例如能够在两面收集阳光的双面电池板),太阳能发电厂已经可以在更少的土地上生产更多的电力。美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室最近的一项研究发现,公用事业规模发电厂的平均功率密度或每英亩的峰值输出在过去十年中增加了多达 52%。能源密度,即一年内每英亩产生的总兆瓦时数,增加了三分之一。
然而,研究合著者马克·博林格表示,大多数对太阳能土地需求的估计都已经过时,仍然依赖于公用事业规模运营早期的数据,当时效率明显较低。全天跟踪太阳的阵列是目前使用的主导技术,每兆瓦电力需要大约四英亩的面板——不到十年前所需土地的一半。博林格表示,这种趋势“应该会持续到可预见的未来”。
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