اقتصاد پوشش سیستم آب کالیفرنیا با صفحات خورشیدی


بسیاری از سیستم های تامین آب در کالیفرنیا در معرض هوا قرار دارند.
بزرگنمایی / بسیاری از سیستم های تامین آب در کالیفرنیا در معرض هوا قرار دارند.

یک عامل مهم در رشد انرژی خورشیدی در ایالات متحده اقتصاد پروژه های بزرگ و مفید خورشیدی است. مقیاس گیاهان تضمین می کند که توسعه دهندگان آنها می توانند اجزای عمده را خریداری کنند. از سخت افزارهای بزرگتر و بزرگتر استفاده کنید. و همه چیز را به طور کارآمد نصب کنید. این در تضاد کامل با اکثر تاسیسات توزیع شده ، مانند خورشیدی در پشت بام است.

اما این نصب ها با اشکالاتی همراه است. آنها اغلب در زمین های توسعه نیافته یافت می شوند ، که می تواند برخی از کمک های مثبت آنها در تغییر آب و هوا را جبران کند ، به خصوص اگر زمینی که باید تمیز شود کربن آزاد کرده است. در حالت ایده آل ، بهتر است راهی برای مخلوط کردن بهترین ویژگی های هر دو پیدا کنید – از سایت های از قبل طراحی شده استفاده کنید ، اما در مقیاسی که آنها را با نصب های خاص هم تراز کند.

یکی از راه حل های شناور (طراحی شده برای بازی با کلمات) قرار دادن صفحات روی مخازن بود. مخازن بزرگ و از قبل ساخته شده اند و یک مزیت جانبی از صفحات شناور روی آب است: این باعث کاهش تبخیر می شود ، به طور بالقوه ارزش مخزن را افزایش می دهد. محققان اکنون یک راه حل دیگر را کشف کرده اند: برای پوشش دادن همه قنات های فضای باز در کالیفرنیا که یکی از پربارترین مناطق کشاورزی کره زمین را با فتوولتائیک تأمین می کند.

بسیاری از مزایا

محققان در اینجا ، مستقر در شعبات دانشگاه کالیفرنیا در مرسد و سانتا کروز ، به سیستم آبرسانی در کانال های کالیفرنیا زنگ می زنند زیرا در سطح زمین واقع شده اند. اما آنها قایق تردد نمی کنند و مردم محلی به دلیل تمرکز روی حمل آب تمایل دارند آنها را قنات بنامند. آنها نقش مهمی در گرفتن آب از مناطقی از ایالت که در آن جمع می شود (و بیشتر به دلیل پوشش برف در کوهها) و رساندن آن به مناطق کشاورزی در دره مرکزی ایالت.

صرف نظر از نحوه توصیف آن ، بیش از 6000 کیلومتر آبراه در این سیستم وجود دارد و عرض آن غالباً در حدود 30 متر است. به عبارت دیگر ، سیستم می تواند میزبان a زیاد صفحه های خورشیدی

اما برای کارکرد آن ، باید آب موجود در این کانال ها حرکت کند و آب را به مکان های مورد نیاز برساند. بنابراین این فقط مسئله بیرون آمدن دسته ای از پانل ها در یک مخزن نیست. محققان در حال بررسی دو گزینه مختلف برای قرار دادن صفحات روی کانال هستند: یا یک خرپای محکم که آنها را در بالای سطح نگه می دارد ، یا یک کابل لنگرگاه شده در هر بانک. مورد دوم به طور مداوم نتایج بهتری می دهد زیرا شامل مواد اولیه کمتری است و ساخت آن آسان تر است ، بنابراین ما گزینه اول را نادیده می گیریم. از هر دو گزینه در هند استفاده می شود ، بنابراین تجربه کار آنها وجود دارد.

در این پیکربندی ، محققان انتظار دارند که مزایای زیادی برای یک سیستم مبتنی بر کانال وجود داشته باشد. اول ، پانل های معلق کانال را سایه می اندازند و تبخیر را کاهش می دهند ، بنابراین منبع آب افزایش می یابد. این امر همچنین باعث کاهش رشد همه گیاهان آبزی و جلبک هایی می شود که در غیر این صورت کانال آنها را به خانه تبدیل می کند و نیاز به نگهداری و تمیز کردن را کاهش می دهد. سرانجام ، آب نسبتاً خنک موجود در کانال ، درجه حرارت خود صفحات را نرم می کند ، که می تواند کارایی برخی از کلاسهای صفحه خورشیدی را بهبود بخشد. (نویسندگان پیشنهاد می کنند پانل های فیلم نازک CadTel نصب شود.)

س wasال این بود که آیا این مزایای اضافی باعث تعادل هزینه اضافی آویزان شدن پانل ها از کانال می شود. برای فهمیدن این موضوع ، محققان اقتصاد یک تاسیسات را با یک نصب استاندارد در یک زمین مجاور مقایسه کردند.

محیط زیست + اقتصاد

فهمیدن این روند آسان نبود. سیستم کانال در بیشتر کشور گسترش یافته است ، و صفحات در انتهای شمالی آن شرایط محیطی بسیار متفاوتی دارند و نور کمتری نسبت به قسمتهای جنوبی جذب می کنند. همین عوامل در تبخیر نیز تأثیر خواهند گذاشت ، بنابراین محققان یک مدل اکولوژیکی را در سیستم خود گنجانده اند. آنها همچنین چندین روش برای برآورد اتلاف آب در منابع یافتند ، بنابراین از این روش ها برای ایجاد سطوح بالا و پایین پس انداز تبخیر مورد انتظار استفاده کردند.

سرانجام ، تمام این داده ها بر اساس آنچه ارزش فعلی خالص نامیده می شود ، به یک محاسبه اقتصادی تبدیل شدند. این محاسبه شامل هزینه های نصب ، مقدار آب صرفه جویی شده ، مقدار برق تولید شده و مقدار نگهداری کانال است که می توان از آن جلوگیری کرد. همه اینها با مقادیر تولید شده با نصب ساده یک سیستم مقیاس استاندارد که تحت همان شرایط آب و هوایی و نور خورشید کار می کند ، مقایسه شد.

به طور کلی ، همانطور که در بالا ذکر شد ، هر سیستمی که از مزرعه نگهداری پانل های جامد استفاده می کند چنان هزینه نصب بالایی را در بردارد که در بهترین حالت باعث از دست رفتن انرژی حاصل از انرژی تولید شده در همه مناطق به غیر از آفتاب گیرترین ایالت می شود. سیستم های پشتیبانی شده از کابل به طور قابل توجهی بهتر عمل می کنند ، در هر شرایطی با یک مقدار خالص مثبت مثبت تولید می کنند.

بدیهی است که این سیستم ها به اندازه نصب سیستم معادل آن در خشکی سودآور نبودند. اما پس از در نظر گرفتن تعمیر و نگهداری کانال پایین و افزایش کارایی صفحات به دلیل اثر خنک کنندگی آب ، سیستم ها به طور قابل توجهی از صفحات زمینی در هر محل مطالعه پیشی گرفتند. در طرح کل چیزها ، مقدار آبی که به لطف پانل ها در سیستم باقی مانده بود ، چندان قابل توجه نبود. جایی در جنوب ایالت وجود داشت که قیمت بالای آب آن را به یک عامل بزرگتر تبدیل کرده بود.

محققان همچنین هزینه های انرژی برابر را برای هر یک از سایت ها محاسبه می کنند. اما تفاوت زیادی بین گزینه های اینجا وجود ندارد ، زیرا افزایش کارایی پانل به دلیل خنک شدن از آب نزدیک ، در نهایت هزینه های اضافی را برای سازه های بالای کانال جبران می کند.

فراتر از هزینه

عدم اطمینان در مورد میزان تبخیر ، طیف وسیعی از برآورد صرفه جویی در مصرف آب را به همراه دارد ، از 40000 متر مکعب آب به 250 میلیون متر مکعب. تقریباً یک دقیقه جریان از رودخانه ساکرامنتو به خلیج سانفرانسیسکو تا کمتر از پنج درصد بزرگترین مخزن این ایالت است. این هیچ چیز نیست ، اما زندگی را تغییر نمی دهد.

با این وجود ، مواردی وجود دارد که این محاسبات را پیچیده تر از آنچه تحلیل اقتصادی نشان می دهد ، می کند. به عنوان مثال ، سیم کشی بالای کانالها می تواند تعمیر و نگهداری را پیچیده کند ، حتی اگر تعمیر و نگهداری گفته نمی شود به دفعات زیاد. و کانال ها همیشه در مجاورت مکانهایی نیستند که بتوانند به راحتی به شبکه برق کالیفرنیا متصل شوند. برخلاف یک مکان جمع و جورتر ، سیم کشی یک ردیف طولانی و کشیده از پانل ها می تواند هزینه ها را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

اما عوامل جبران کننده نیز وجود دارد. به عنوان مثال ، در طول خشکسالی ، قیمت آب می تواند به طور قابل توجهی افزایش یابد ، به طوری که آب اضافی در سیستم به صورت پراکنده مقدار بسیار بیشتری به خود می گیرد. همچنین صرفه جویی در مصرف آب می تواند به کاهش تخریب آب های زیرزمینی کالیفرنیا کمک کند و انواع مشکلات زیرساخت های دولتی ، از جمله خود کانال ها را ایجاد کند. سرانجام ، بسیاری از پمپ های آبیاری دره مرکزی از موتورهای دیزلی بسیار آلوده نیرو می گیرند ، بنابراین مینی شبکه های خورشیدی احتمالاً برای کاهش آلودگی و استفاده از سوخت های فسیلی کار می کنند ، حتی اگر به شبکه متصل نباشند.

از بسیاری جهات ، ارزش این کار لزوماً مخصوص کالیفرنیا نیست. مدل توسعه یافته در اینجا احتمالاً برای هر زمینه ای که چنین نوع نصب هایی امکان پذیر باشد ، مفید است و به سایت های دیگر امکان ارزیابی پتانسیل – و معاملات – این روش انرژی خورشیدی را می دهد.

پایداری طبیعت، 2021. DOI: 10.1038 / s41893-021-00693-8 (برای DOI).


منبع: khabar-tak.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*