越来越多的证据表明美国西部最严重的megadrought现在至少在1200年。地下水供应被overpumped在许多地方,干燥,野火和水源正在萎缩气候变化个人对数以百万计的人。

作为一个工程师,我一直与同事合作来保护水供应和促进可再生能源来保护环境。

我们称之为solar-canal解决方案,它是关于在加州进行测试。

关于4000英里的运河运输水约3500万加州人,整个州的570万英亩的农田。当我们在2021年的一项研究中解释道,覆盖这些运河与太阳能电池板将减少宝贵的水的蒸发——加州的一个最关键的资源,帮助满足国家的可再生能源目标,同时也省钱。

的在美国度过的第一个原型对于大跨度和narrow-span运河现在在加州中央谷的发展。默塞德加利福尼亚大学的研究人员参与这个项目,我们将试图确定如何成为一个大规模的解决方案。

节约水和土地

加州是容易发生干旱,水是一个常数问题。现在,气候变化将热,干燥的天气。

严重的干旱在过去10到30年干涸的井,造成官员来实现水的限制和推动大规模的森林大火。

与此同时,加州保护制定了雄心勃勃的目标。国家授权减少地下水抽同时保持可靠的供应农场,城市,野生动物和生态系统。作为广泛的气候变化方案的一部分,2020年10月州长加文•纽森指示加利福尼亚自然资源局的先锋保护土地和沿海水域到2030年的30%。

大部分加州萨克拉门托北部的雨和雪落在冬季,而80%的用水量发生在南加州,主要是在夏天。这就是为什么运河蛇整个国家——这是世界上规模最大的此类系统。我们估计,约1% -2%的水携带加利福尼亚炎热的阳光下蒸发到空气中。

在2021年的一项研究中,我们表明,覆盖所有加州4000英里的运河与太阳能电池板每年节省超过650亿加仑的水通过减少蒸发。这足以灌溉50000亩农田或满足住宅水超过200万人。通过聚光太阳能设施的土地已经被使用,而不是建立在未开发的土地,这种方法会帮助加州实现其可持续管理的目标水和土地资源。

气候友好型的权力

阴影加州的运河与太阳能电池板将产生大量的电能。我们的估计表明,它可以提供一些13千瓦可再生能源的能力,这是大约一半的州新来源增加,以满足其需求清洁电力的目标无碳来源:60%,2030年100%到2045年可再生能源。

安装太阳能电池板在运河使两个系统更有效率。太阳能电池板将减少蒸发的运河,特别是在加州炎热的夏天。因为水升温慢于土地,运河水在板可以通过10 F冷却,促进生产的电力3%。

这些的树冠也可以在本地发电在加州,许多地方都降低输电损耗和消费者的成本。结合太阳能电池存储可以帮助构建微型电网在农村地区缺医少药社区,使电力系统的效率和弹性。这将降低功率损失的风险由于极端天气,人为错误和森林大火。

我们估计,跨越运河与太阳能电池板的成本将高于建立装配系统。但当我们添加的效益,如避免土地成本,节约水,水生杂草缓解和增强光伏效率,我们发现太阳能运河被更好的投资和提供电力,太阳能设施的生活成本更低。这还没有考虑到人类的健康福利的改善空气质量和减少温室气体排放。

好处的土地

需要澄清的是,太阳能运河不仅仅是产生可再生能源和节约用水。构建这些长而薄的太阳能电池阵列可以防止超过80000英亩的农田或自然栖息地被转换为太阳能农场。

加州的增长不断增加的全球人口和食物产生超过50%的水果、坚果和蔬菜美国消费者吃。然而,50%的新可再生能源产能,以满足脱碳目标坐落在农业领域,包括大面积的农田。

太阳能管装置也将保护野生动物,生态系统和文化重要的土地。大型太阳能发展可能导致栖息地的丧失、退化和碎片,它可以伤害等濒危物种莫哈韦沙漠龟。

他们也可以伤害沙漠灌木丛植物群落,包括植物文化重要的土著部落。作为一个例子,建筑的创世纪太阳能中心在索诺兰沙漠和莫哈韦沙漠在2012 - 2014年毁坏了小径和埋葬地点,重要的文物,促使旷日持久的法律冲突。

清除空气,杂草

通过生成清洁电力,太阳能运河可以提高空气质量。

另一个好处就是窒息运河抑制水生杂草。在印度,开发人员一直在建设太阳能运河自2014年以来,阴影从板限制杂草生长,阻止排水和限制水流。

对抗这些杂草是昂贵的,和除草剂威胁人类健康和环境。对于大型、100英尺宽的运河在加州,我们估计阴影运河将节省约40000美元每英里。全州、储蓄可能达到每年6900万美元。

加州太阳能运河

加州的电力基础设施老化导致灾难性的大火和多日的中断。建筑智能太阳能发展运河和其他干扰土地可以使电力和水利基础设施更有弹性而节约用水,降低成本并帮助应对气候变化。

Turlock灌溉地区,在加利福尼亚州的圣华金河谷,将建立第一太阳能运河原型与项目合作开发太阳能Aquagrid,研究者和他人,支持国务院的水资源。

这个英里长的示范项目的原型以及未来的飞行员,将帮助运营商、开发者和管理者改进设计,评估效益和评估这些系统如何执行。更多的数据,我们可以制定策略以扩大太阳能运河全州范围内,并有可能在西方。

这是一个更新的一篇文章最初发表于2021年5月3日。

罗杰包工程特聘教授,加州大学默塞德

这篇文章是转载的谈话基于知识共享许可协议。读了原文。谈话是一个非营利性新闻来源,致力于传播思想和专业知识从学术界到公共话语。