论文浮动光伏太阳能板:美国干旱地区的能源解决方案是关于干旱方面的论文题目、论文提纲、干旱论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
美国的米德湖和鲍威尔湖,是科罗拉多河上的两座大型湖泊水库.由于长时间的干旱和无节制的用水,这两座湖泊正在不断萎缩,其实,湖泊萎缩还有一个重要原因,就是湖面长年的水量蒸发.美国的研究人员正在寻求一种方法,既减少炎炎烈日造成的湖面蒸发,又能将太阳能转换成其他能源,供人类使用.现在,美国的米德湖和鲍威尔湖出现了一种被称为“浮动光伏”的太阳能光电板,这就是研究人员的解决方案,在湖面上安装“浮动光伏”太阳能光电板,既能减少干旱地区的湖面蒸发,又能将太阳能转换为清洁的电能,同时,也减少了常规光伏发电所占用的陆地面积,真是一举多做到.
在湖面上安装“浮动光伏”太阳能光电板,能够实现能源采集和环保的双赢局面,早已在世界清洁能源市场上占有一席之位.现在,世界上许多国家都在进行这方面的研究,例如澳大利亚、巴西、英国、印度、日本、南非、韩国、美国等.但是,美国在米德湖和鲍威尔湖上的研究,无论是在节水效益方面,还是在发电效益方面,都是首屈一指的.
根据美国农垦局的估计,米德湖每年因蒸发而损失掉的水量约为8亿立方米,接近科罗拉多河年平均径流量的6%.而鲍威尔湖每年蒸发量,再加上渗漏等水量损失,大约有8.6亿立方米.由于“浮动光伏”太阳能板能够减少湖面蒸发造成的水量损失,因此,在湖面上安装“浮动光伏”太阳能板具有显著的节水效应.美国米德湖和鲍威尔湖的研究结果表明,湖面安装太阳能光电板,能够减少该区90%以上的湖面水量蒸发.
从湖面“浮动光伏”发电的设计和建设来看,“浮动光伏”太阳能板还是具有明显效益的,因为,现在安装的“浮动光伏”太阳能板所占湖面面积,只是整个湖面的一小部分,但是,却能提供充足的电能.如果米德湖湖面6%的面积安装太阳能光电板,将会产生至少3400兆瓦电能,比该湖的胡佛水电站装机容量2074兆瓦的输出功率还要高.
利用浮动太阳能板进行光伏发电,将会缓解美国西南部能源短缺的状况,成为可再生能源的主要方式,至少是美国胡佛水电站供电的重要补充.
在湖面进行的“浮动光伏”太阳能发电,一个关键的卖点在于,与一般在沙漠地面进行的光伏发电相比,湖面光伏发电能够确保光伏板的半导体元器件处在相对较低的温度下,这是提高光伏发电能源转换效率的关键,在相对较低的温度下,光伏发电效率会显著提高,光伏电池的性能也会增强.在澳大利亚的詹姆斯敦地区,研究人员的研究表明,在污水处理池水面上所进行的光伏发电,与在炎热地表进行的光伏发电相比,光电转换效率提高了50%.
在美国的内华达州、亚利桑那州和犹他州,许多人都喜欢在米德湖和鲍威尔湖上进行划船、钓鱼、潜水和游泳等活动.对他们来说,如果湖面上堆满了太阳能光电板,可能会妨碍他们的娱乐休闲活动.此外,一些水文专家和环保主义者一致呼吁,鲍威尔湖应该向格伦峡谷提供水源,并建议鲍威尔湖的水源分配一些给米德湖.在这种情况下,鲍威尔湖的水量就显做到极为珍贵,为减少湖面蒸发,在湖面的部分面积安装太阳能发电板,可能是一个更为聪明的选择.
日本在湖面光伏发电方面,一直走在世界的前列.刚开始,日本的湖面光伏发电规模并不是很大,在该国兵库县的两座水库上安装了“浮动光伏”发电板,为920户家庭供电.现在,日本的“浮动光伏”项目建设的规模正在扩大.在千叶县水库,人们正在湖面上建设一座大型“浮动光伏”发电场,预计到2018年完成,届时将为近5000户居民提供电能.与美国相比,日本的气候相对温和,防止湖面水量蒸发似乎并没有美国西南部那么重要,但是,把太阳能发电板安装在湖面上,节省了日本陆地面积的占用,这对日本这个土地资源稀缺的国家来说,十分有战略意义.“浮动光伏”发电在日本这个国家还有一个重要意义,那就是自从福岛核电站事故后,人们一直在寻找替代核电的其他能源方式,而“浮动光伏”发电的出现,正是一种理想的选择.
在巴西亚马孙河流域的一座水库,人们也安装了“浮动光伏”太阳能发电板,该流域面积2300平方公里的热带雨林地区,在几十年前曾因军方建设巴尔比纳大坝,而发生流域性大洪水,数以百万计的树木和一些房屋、猪场被洪水淹没.今天,由于长时间的流域干旱,河流流入巴尔比纳水库的水量有限,大坝的蓄水只有正常水平的1/5,水电站的发电严重不足.
不过,该水库的“浮动光伏”太阳能发电,将会弥补水电的不足,在试验阶段,一个5兆瓦的“浮动光伏”太阳能光电板组,将会安装于约5个足球场面积的湖面,产生的电能足够供9000家用户使用.以后,如果一切顺利,规划者希望建设一个3000兆瓦的“浮动光伏”发电项目,足够为54万巴西用户提供电能.
在印度,一个领航性安装试验,在加尔各答郊区的一个湖面上进行,开发商正试图在喀拉拉邦的湖泊上安装更大的“浮动光伏”太阳能发电厂.在美国加州的索诺玛县,污水处理池的水面上也正在配备浮动光伏太阳能板阵列.而在英国,欧洲最大的太阳能“浮动光伏”发电项目,即将在伦敦外的英国女王伊丽莎白二世水库完成.另一个湖面光伏发电正在曼彻斯特附近一个水库上进行.目前,在日本,湖面光伏发电备受关注.
美国西南部土地广阔,随着太阳能开发者在内地寻求到合适的位置开发太阳能,太阳能产业将会减少在沙漠地区的开发力度.在加州,可再生能源的倡导者和环保主义者,一直反对在沙漠地区开发大型太阳能站点.
在米德湖和鲍威尔湖进行的“浮动光伏”太阳能发电,也许无法取代存在于加州西南地区的陆上太阳能发电,但可以解决沙漠生态系统的一些问题.
我们正在面对全球气候变暖所造成的累积性影响,在一个变暖的气候条件下,确保人类的水需求和供水平衡,将特别具有挑战性.在美国西南干旱地区,减少湖面蒸发造成的水量损失应该是一个广泛节水战略的重要组成部分.湖面“浮动光伏”太阳能发电,能够遏制水资源的浪费,同时可减少温室气体的排放.
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参考文献：
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