آیا کانال های کالیفرنیا میتوانند آب و انرژی تحویل دهند؟
نویسنده: سوگل ملاقنبر
ردیفی از صفحات خورشیدی در نزدیکی چاندرسان ، دهکده ای کوچک در ایالت غربی هند در گجرات ،نصب شده اند. آرایشی مارگونه از صفحات خورشیدی 1 مگاواتی در اطراف مزارع پر از محصولات پنبه و بادام زمینی است ، اما به زمین های کشاورزی گرانبها تعدی نمی کند. در عوض ، صفحات بالای یک کانال آبیاری باریک معلق هستند ، که مزارع اطراف را دوباره پر می کند.
اولین “کانال خورشیدی” هند ، که در سال 2012 تکمیل شده است ، از آن زمان به دلیل مزایای آن ، باعث افزایش علاقه جهانی به طراحی غیر متعارف آنها شده است. آرایه های خورشیدی وقتی روی کانال قرار می گیرند ، بیشتر از تولید برق در مناطق محدود زمین نیستند. آنها همچنین خنک هستند و به لطف آب موجود در زیرشان ، کارایی بیشتری دارند. در عین حال سایه پانل ها می توانند تبخیر را کاهش داده و رشد مضر جلبک ها را در آبراهه محدود کنند.
تعداد انگشت شماری از کانال های خورشیدی در مقیاس بزرگتر اکنون در حومه هند عبور می کنند و تولید انرژی و صرفه جویی در مصرف آب را فراهم می کنند. اخیراً ، محققان در کالیفرنیا این شبکه نوپا را مورد بررسی قرار دادند تا تعیین کنند آیا چنین پروژه هایی در خانه کار می کنند یا خیر.
حدود 6،400 کیلومتر کانال انتقال آب عمومی در عرض کالیفرنیا عبور می کند و املاک و مستغلات موجود در هوا را برای معلق کردن صفحات خورشیدی فراهم می کند. برندی مک کوئین ، نویسنده اصلی این تحقیق و محقق فوق دکترا در دانشگاه کالیفرنیا ، سانتا کروز ، در یک خبرنامه توضیح داد: “یک سوال مهم این بود که آیا زیرساخت ها برای دهانه کانال ها هزینه های سنگینی دارد؟”
به عنوان مثال ، نصب 1 مگاواتی در گجرات با استفاده از خرپاهای فولادی هزاران مستطیل آبی براق (پنل های خورشیدی) را در یک کانال 750 متری پشتیبانی می کند. یک نصب 2.5 مگاواتی در ایالت پنجاب هند از کابل های کشیده استفاده می کند. هر دو سیستم نسبت به طرحهای سنتی نصب شده روی زمین دارای هزینه و پیچیدگی فنی بیشتری هستند. همچنین نگهداری و بهره برداری از کانال های خورشیدی پیچیده تر است ، زیرا تکنسین ها برای تمیز کردن صفحات و یا استفاده از تجهیزات ویژه برای حفظ ساختارهای پشتیبانی زیر آب باید از سطح شیب دار ساخته شده و صعود از آن استفاده کنند.
مانیک جولی ، هنگامی که در SunEdison کار می کرد و اکنون مدیرعامل Grassroots است ، در پروژه آزمایشی گجرات شرکت داشت ، گفت: “در حالی که یک پروژه عادی روی زمین یک پروژه ساده است ، اما پروژه های بالای کانال خود یک مهندسی برجسته هستند.”
با وجود هزینه اضافی ، محققان کالیفرنیایی دریافتند که کانال های خورشیدی می تواند روشی “اقتصادی” برای کمک به تحقق اهداف انرژی پاک این ایالت باشد. مک کوئین و همکارانش در ژورنال پایداری طبیعت نوشتند ، منافع مالی – افزایش تولید برق ، جلوگیری از هزینه های زمین ، صرفه جویی در هزینه های صرفه جویی در مصرف آب – بیشتر از هزینه های مربوط به زیرساخت های کانال پوشاننده ، بود.
در دنیای واقعی ، پروژه ها در هند نتایج امیدوار کننده ای را نشان داده اند. به گفته موسسه تحقیقات و مدیریت انرژی گجرات ، به لطف اثرات خنک کنندگی طبیعی آب ، صفحاتی که در بالای کانال ها قرار گرفته اند ، کارایی و خروجی آنها را با 2.5٪ تا 5٪ افزایش داده اند. پانل های بالای کانال نیز تخریب نشان ندادند و توان تولیدی آنها طی یک دوره مطالعه سه ساله ثابت ماند. در مقابل ، صفحات خورشیدی که روی زمین نصب می شوند تمایل دارند که میزان تولید خود را با نرخ 1 درصد در سال کاهش دهند.
و از آنجا که کانال های آبیاری هند از طریق مناطق کشاورزی عبور می کنند ، پوشاندن آبراهه ها با صفحات خورشیدی همچنین می تواند به تقویت منابع برق روستایی کمک کند ، که به نوبه خود باعث کاهش اعتماد به خطوط انتقال دوردست و تقویت شبکه محلی می شود.
جولی گفت: “هزینه های انتقال هزینه سنگینی در تجارت برق است و همچنین خسارات زیادی در انتقال وجود دارد.” “بنابراین اگر از این کانال ها برای تولید برق در مناطق کمبود انرژی کشور استفاده کنیم ، هر دو مورد را کاهش می دهد.” وی گفت: پس انداز مالی حاصل از جلوگیری از تلفات انتقال می تواند هزینه های اضافی ساخت و بهره برداری از کانال های خورشیدی را لغو کند.
سودیر موولا ، مدیر اجرایی Premier Energies ، اخیراً به PV magazine گفت: هند با داشتن 120 سیستم کانال اصلی ، پتانسیل عظیمی – حداقل 10 هزار مگاوات – برای انتقال انرژی خورشیدی به مناطق روستایی و فراتر از آن را دارد. شرکت وی در سال 2017 با استفاده از تکیه گاه های فولادی با کشش بالا یک پروژه کانال خورشیدی 1 مگاواتی در اوتاراکند ساخت. وی گفت ، این آرایه با مساحت 35 متر ، وسیعترین کانال نصب در بالای کانال در هند است.
در کالیفرنیا ، بسیاری از کانال های آبیاری از طریق مراکز کشاورزی مستعد خشکسالی ، که بیش از نیمی از میوه ها ، سبزیجات و دانه های تولید شده در ایالات متحده را تولید می کنند و مقدار قابل توجهی از صادرات جهانی مواد غذایی را تأمین می کنند ، احداث میکنند . محققان دانشگاه کالیفرنیا به کانال های خورشیدی به عنوان راهی برای حفظ منابع حیاتی آب این ایالت در برابر تغییرات آب و هوایی اشاره کردند که خطر خشکسالی شدیدتر و پایدار را افزایش می دهد. به عنوان مثال پیش بینی می شود كه یك كانال خورشیدی 10 مگاواتی در گجرات سالانه از تبخیر 90 میلیون لیتر آب جلوگیری كند.
الیوت کمبل ، نویسنده ارشد مقاله و استاد دانشگاه UC سانتا کروز ، در خبرنامه گفت: “آنچه ما در اینجا می بینیم در واقع برخی از مزایای شگفت آور است وقتی شما آب و انرژی را با هم جمع می كنید.”