Солнечные каналы: решение для энергетики и водных ресурсов Калифорнии?

Ведущие исследовательские университеты, преимущественно из Калифорнии, объединяют усилия в рамках новой инициативы для ускорения установки солнечных панелей над обширной сетью каналов штата. Эта работа опирается на исследование Калифорнийского университета в Мерседе от 2021 года, опубликованное в журнале Nature Sustainability, которое показало значительные выгоды от такого подхода.

Согласно выводам исследования, покрытие значительной части из 4000 миль калифорнийских каналов солнечными батареями может существенно помочь в сохранении водных ресурсов за счет уменьшения испарения, сократить загрязнение воздуха, сэкономить земельные ресурсы и генерировать чистую энергию, используя уже существующую инфраструктуру.

Новый исследовательский проект, названный California Solar Canal Initiative (CSCI), ставит целью ускорить внедрение «солнечных каналов» по всему штату. Для этого он предоставит государственным органам, коммунальным предприятиям, местным сообществам и другим заинтересованным сторонам данные об оптимальных местах для размещения панелей и поможет выявить сообщества, готовые принять у себя такие проекты.

Инициативу возглавляет подразделение Public Exchange Университета Южной Калифорнии (USC Dornsife Public Exchange) и независимая консультативная группа Solar AquaGrid. Исследователи CSCI будут тесно сотрудничать с ключевыми ведомствами штата, отвечающими за водные ресурсы, землю и энергетику: Департаментом водных ресурсов Калифорнии (DWR), Агентством природных ресурсов Калифорнии (CNRA) и Энергетической комиссией Калифорнии (CEC).

Секретарь CNRA Уэйд Кроуфут заявляет, что Калифорния идет в авангарде поиска инновационных решений для борьбы с изменением климата и укрепления водной и энергетической устойчивости. Он выражает воодушевление по поводу объединения ведущих исследовательских институтов для содействия размещению солнечных панелей над каналами, называя это большой идеей с огромным потенциалом. Кроуфут добавляет, что научно обоснованные партнерства, подобные этому, критически важны для определения дальнейшего пути.

Исследователи в рамках CSCI будут оценивать потенциал солнечных каналов с нескольких точек зрения. Они изучат, как такие проекты могут удовлетворить потребности быстро меняющегося энергетического рынка, быть конкурентоспособными по сравнению с другими проектами распределенной солнечной энергетики за счет сопутствующих выгод, улучшить текущие процедуры эксплуатации и обслуживания каналов, вписаться в существующие нормативные акты, касающиеся водных и земельных ресурсов, а также предоставить многочисленные преимущества сообществам, где будут реализованы проекты.

USC Dornsife Public Exchange сформировал междисциплинарную исследовательскую группу из преподавателей семи университетов: USC, Калифорнийского университета в Мерседе, Калифорнийского университета в Беркли, Калифорнийского университета в Ирвайне, Юридического колледжа Калифорнийского университета в Сан-Франциско, Университета штата в Сан-Хосе и Университета Канзаса.

Работу CSCI направляет консультативный совет экспертов из правительства, академических кругов и частного сектора под председательством Solar AquaGrid, чтобы гарантировать практическую применимость результатов исследования. В совет входят представители DWR, CNRA, CEC, а также организаций California Forward, New Energy Nexus, Environmental Policy Center и программы Stanford Water in the West.

Хотя не все каналы подходят для установки солнечных панелей, исследование Калифорнийского университета в Мерседе оценило, что покрытие всех 4000 миль открытых каналов Калифорнии может генерировать достаточно электроэнергии для обеспечения около 2 миллионов домов ежегодно. Кроме того, это позволит сэкономить объем воды, достаточный для удовлетворения годовых потребностей до 2 миллионов человек, и сократить использование земли под солнечные электростанции на 50 000 акров за счет размещения панелей над существующей инфраструктурой.

Исследование также указывает на дополнительные преимущества покрытия каналов. Затенение воды уменьшает рост водорослей, что снижает затраты на обслуживание каналов. Охлаждающий эффект воды под панелями повышает их эффективность. Создаются местные рабочие места для установки и обслуживания этих систем.

Несмотря на периоды интенсивных дождей и наводнений в последние два года, ученые прогнозируют, что Калифорния продолжит испытывать колебания между сильными осадками и длительными засухами. Засухи являются исторической проблемой для штата, но усугубляются изменением климата. Это подчеркивает постоянную необходимость сохранять воду и сокращать выбросы парниковых газов, одновременно удовлетворяя растущие энергетические потребности штата.

Инициатива CSCI представляет собой следующий шаг в реализации обязательств Калифорнии по изучению возможности развертывания солнечных каналов для достижения целей по чистой энергии к 2045 году и обязательств по сохранению природы «30×30». Эти цели привели к созданию в 2023 году Project Nexus — первого в штате пилотного проекта солнечных каналов, который в настоящее время строится в Центральной долине. Этот пилотный проект финансируется штатом Калифорния и является государственно-частно-академическим партнерством между Ирригационным округом Терлок, Solar AquaGrid, Калифорнийским университетом в Мерседе и DWR.