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客人的博客

为什么停车场的太阳能雨棚是一个明智的绿色举措

用太阳能电池板为停车场遮阳可以提供充足的电力,缓解未开发土地的压力

停车场上的太阳能顶棚相对来说还不常见,但它们有潜力产生大量的电力。加州拉斐特的一个火车站有200个由太阳能板覆盖的停车位,总容量为1兆瓦。图片来源:维基共享资源。

这篇文章最初发表于耶鲁环境360

飞到佛罗里达州的奥兰多,你可能会注意到一个22英亩的太阳能阵列,它是米老鼠头的形状,就在迪斯尼世界的西边。附近,迪士尼还有一个占地270英亩的太阳能农场,采用传统设计,原先是果园和林地。另一方面,把你的车停在迪士尼32000个停车位中的任何一个,你都不会看到头顶上有一个产生太阳能(或提供遮阳)的天篷——即使你占据了一个游客每天支付高达50美元的首选停车位。

太阳能电池阵列通常是这样的:我们把它们建在开放的空间,而不是在发达地区。也就是说,它们绝大多数占据了农田、干旱土地和草地,而不是屋顶或停车场全球库存上月出版于自然.例如,在美国,大约51%的公用事业规模的太阳能设施位于沙漠;33%位于农田;10%在草原和森林中。美国只有2.5%的太阳能来自城市地区。

这样做的理由似乎很有说服力:在未开发的土地上建造比在屋顶或停车场上建造更便宜。在取代化石燃料和避免灾难性气候变化的竞赛中,快速、廉价地建造替代能源至关重要。在开阔的土地上管理几个大型太阳能农场也比分散在城市地区的1000个小型太阳能农场更容易。

但这并不一定会让它更聪明。未开发的土地是一种迅速减少的资源,剩下的土地面临着压力,需要提供我们从自然界需要的许多其他服务——种植食物、保护野生动物、储存和净化水、防止侵蚀、封存碳等等。这种压力正在迅速加剧。到2050年,在一个国家似是而非的场景根据国家可再生能源实验室(NREL)的报告,为我们所有的电力需求提供太阳能可能需要美国陆地总面积的0.5%的地面太阳能。NREL高级研究员罗伯特·马戈利斯(Robert Margolis)说,从这个数字来看,这“比我们已经用于种植生物燃料玉米乙醇的土地还少”。

然而,计算结果是1030万英亩。根据NREL的研究,由于在靠近客户的地方发电效率更高,一些州最终可能会将其总土地面积的5%(其中6.5%在罗德岛州)置于地面太阳能电池阵列之下。马戈利斯说,如果我们还要求太阳能来驱动整个国家的汽车车队,那就又增加了500万英亩土地。2019年,用于生产乙醇的玉米被吃掉了3100万英亩农田,而乙醇是一种臭名昭著的低效气候变化补救措施,这一数字还不到一半。

比细分好不到哪里去

尽管有绿色的形象,但在未开发的土地上建造太阳能设施通常并不比在那里建造分区好多少。加州大学戴维斯分校的生态学家丽贝卡·埃尔南德斯说,开发商倾向于用推土机铲平土地,“清除所有地上的植被”。这对昆虫和以它们为食的鸟类来说是有害的。在美国西南部的沙漠地区,大多数太阳能农场现在都在建设,损失的还包括“有1000年历史的木馏油灌木和100年历史的丝兰”,甚至更糟。

例如,在加州硼市附近拟议的530兆瓦Aratina太阳能项目将摧毁近4300棵西部约书亚树,具有讽刺意味的是,这种树种因发展和气候变化而濒临灭绝。(目前正在考虑将其列为国家保护项目。)埃尔南德斯说,在加州,濒临灭绝的沙漠陆龟最终被转移,结果未知。和太阳能设施趋于集中在保护区周围的缓冲区会使鸟类和其他野生动物感到困惑,并使迁徙走廊复杂化。

相比之下,停车场和屋顶的吸引力在于它们资源丰富,离顾客很近,基本上没有开发太阳能发电,而且土地上的生物价值已经被剥夺了很多。

例如,一个典型的沃尔玛超级中心有一个五英亩的停车场,这是一片荒地,特别是如果你必须在沥青冒泡的阳光下汗流浃背地穿过它。不过,根据一项研究,在它上面盖上一个顶棚,它可以支撑一个3兆瓦的太阳能电池阵列最近的研究由安大略省西部大学的约书亚·皮尔斯共同撰写。皮尔斯说,除了为商店、邻近社区或下面避风的汽车提供电力外,顶棚还可以为顾客遮阳,让他们在汽车电池充满电的时候购物更久。

如果沃尔玛在美国的3571家超级中心都这样做,其太阳能总容量将达到11.1千兆瓦——大致相当于12个大型燃煤电厂。皮尔斯认为,考虑到太阳能发电的非全时性,这足以永久关闭其中四座发电厂。

然而,在这个国家无边无际的停车场上,太阳能雨棚才刚刚开始出现。例如,华盛顿特区的地铁运输系统刚刚签订合同,在四个火车站停车场建造第一批太阳能雨棚,预计容量为12.8兆瓦。纽约约翰·肯尼迪国际机场目前正在建造第一个12.3兆瓦的顶棚,耗资5600万美元。然而,印第安纳州埃文斯维尔地区机场已经有两个,覆盖368个停车位,耗资650万美元。根据一位发言人的说法,太阳能顶棚在运营的第一年就获得了31万美元的利润,这是基于这些空间的溢价定价和以批发价格向当地公用事业公司出售电力。

罗格斯大学(Rutgers University)在其位于新泽西州皮斯卡塔韦(Piscataway)的校园内建造了全美最大的太阳能停车设施之一,占地32英亩,输出功率为8兆瓦,校园节能经理称其商业计划“从一开始就几乎是现金正能量”。

耶鲁大学环境学院的一项新研究发现,停车场的太阳能顶棚可以提供康涅狄格州三分之一的电力,有助于实现州长在2040年实现零碳电力行业的目标,并通过减少城市热岛效应顺便实现环境正义。然而,据该研究的作者Kieren Rudge说,到目前为止,康涅狄格州几乎没有这样的树冠。

高昂的成本是一个障碍

这类设施仍然稀缺的一个原因是,在已开发土地上建造太阳能的成本是在开放空间建造太阳能的2到5倍。皮尔斯说,对于停车场的天篷,“你会看到更坚固的结构钢和相当坚固的混凝土基础。”这就像建了一栋没有墙的大楼。对于一家专注于季度业绩的上市公司来说,10年或12年的回报时间也可能长得令人沮丧。

但皮尔斯说,这种看法是错误的。“如果我能给你4%以上的回报,保证基础设施投资至少能持续25年,”这是一项明智的投资。也有可能完全避免前期成本,由第三方企业或非营利组织根据电力购买协议支付安装费用。

另一个持续稀缺的原因是遮挡阳光位于丹佛的州环保组织联盟“环境美国”(Environment America) 2017年的一份报告显示,公用事业和化石燃料利益一再破坏政府鼓励屋顶和停车场太阳能的政策。那份报告描述了代表公共事业公司的爱迪生电力协会(Edison Electric Institute)的反太阳能游说活动;美国立法交流委员会(ALEC),一个以在州法律中插入右翼语言而闻名的游说团体;科赫资助的“美国荣昌”;以及化石燃料和公用事业前沿组织消费者能源联盟等。

把阴影在生物多样性中心2018年的一份报告中,有10个州因积极阻止屋顶太阳能的政策而被评为不及格。这些州——阿拉巴马州、佛罗里达州、佐治亚州、印第安纳州、路易斯安那州、俄克拉荷马州、田纳西州、德克萨斯州、弗吉尼亚州和威斯康星州——占全国屋顶太阳能潜力的三分之一,但2017年仅提供了7.5%。它们通常会让房主或业主很难安装太阳能并将其连接到电网,或者禁止第三方支付安装费用。大多数国家还缺乏净计量政策,或者限制太阳能用户将白天产生的多余能量输入电网的能力,以抵销他们在其他时间收回的能量。大多数国家还缺乏可再生能源组合标准,这将要求公用事业公司生产或购买部分来自可再生能源的电力。

消费者可以反击

推翻这些规定是有可能的。2015年,内华达州一家电力公司推动公共事业委员会批准惩罚屋顶太阳能的措施。选民的强烈反对很快促使立法机构一致投票推翻了委员会,恢复了支持太阳能的规定。选民们还可以更进一步,推动州和地方政府鼓励更智能的太阳能发电地点,为屋顶和停车场的太阳能提供税收优惠,丽贝卡·埃尔南德斯说,还可以为太阳能装置提供多种技术和生态效益。

这可能意味着国家会增加激励措施,在棕地、封闭的垃圾填埋场或退化的农田上建造太阳能农场,而不是在更脆弱或更多产的生态系统上。根据2019自然研究在美国,退化的土地面积现在是加州的两倍大,太阳能有可能为美国提供三分之一以上的电力。这也意味着对新技术的鼓励。例如,”floatovoltaics——漂浮在内陆运河、污水泻湖和其他水体上的太阳能电池板——由于自然冷却,建造成本更低,效率更高。在某些情况下,它们也有利于野生动物,吸引苍鹭、灰鹭、鸬鹚和其他水鸟,可能是为了吃被吸引到下面阴凉处的鱼。

更明智的激励措施也适用于正在运作的农场——例如,在干旱、无利可图的角落里,有巨大的中心枢纽灌溉系统,或者在种植耐阴作物的田地里。马萨诸塞州已经有了这是第一个这样的激励计划该公司的目标是与传粉植物配套的太阳能农场,或为放牧绵羊而设计的太阳能农场,以及其他双重用途的类别。

对太阳能农场的分区限制可能会随之而来,特别是在那些已经担心农田被分割的地区。但这不太可能。各州更有可能效仿加州的做法。加州的“净零能耗”建筑法规,加上经济上的实用性,现在要求几乎所有新的商业和住宅建筑从一开始就采用太阳能。在这种情况下,长期消耗零售预算和破坏城市景观的停车场将开始姗姗姗迟地发挥其在发电方面的作用——如果不能拯救世界,也会给世界带来阴影。


理查德·康尼夫是《国家杂志》获奖作家,经常为《耶鲁环境360》撰稿。他的新书是失落世界之屋:恐龙、王朝和地球上生命的故事。

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