آنچه کالیفرنیا از پنل های خورشیدی ساخته شده بر روی کانال های آبیاری می آموزد

این داستان بخشی از Flipping the Switch، سری KQED درباره گذار کالیفرنیا به انرژی پاک و معنای آن برای شما است. چه کار می کند؟ چه چیزی ندارد؟ و هزینه آن چقدر است؟

جردن هریس هنگام رانندگی از لس آنجلس به سانفرانسیسکو، کانال‌های بتنی را دید که آب را به سراسر ایالت منتقل می‌کردند و به آرامی زیر آفتاب سوزان ساحل غربی تبخیر می‌شدند.

هریس گفت که او بخش زیادی از زندگی خود را در فرانسه گذرانده است، جایی که متوجه شده است که چگونه درختان کانال ها را پوشانده اند و از آب گرانبهای خود در برابر باد و خورشید محافظت می کنند. "و بنابراین من شروع به فکر کردم، آیا می توانیم کاری مشابه در کالیفرنیا انجام دهیم؟"

شبکه گسترده کانال‌ها و قنات‌های کالیفرنیا رگ حیاتی این ایالت است که آب تمیزی را برای شهرهای پرجمعیت و مزارع وسیعی که در غیر این صورت نداشتند فراهم می‌کند. در حالی که این ایالت مدت‌هاست با تبخیر مبارزه می‌کند، محققان دانشگاه UC Davis تخمین می‌زنند که کل ذخایر آب کالیفرنیا تا سال 2050 تا 25 درصد کاهش می‌یابد، معادل دو دریاچه Shastas. آنها این کاهش را تا حدی به دمای گرمتر ناشی از تغییرات آب و هوایی نسبت می دهند.

کالیفرنیا در تلاشی برای محدود کردن گرمایشی که می‌تواند ایالت را خشک کند، متعهد شد تا سال 2045 به برق 100 درصد پاک تبدیل شود.

این ایالت در حال حاضر 62 درصد از برق خود را از منابع تجدیدپذیر و بدون کربن تولید می کند که بیشترین درصد آن از انرژی خورشیدی تامین می شود. اما پاسخگویی به تقاضای انرژی کالیفرنیا مستلزم افزایش بی‌سابقه ظرفیت خورشیدی و ذخیره‌سازی است.

هریس با فکر کردن به کانال‌های بتنی پخت، راه‌حلی «بدیهی» را برای دوستش رابین راج ارائه کرد: چرا پنل‌های خورشیدی روی کانال‌های باز 4000 مایلی کالیفرنیا که آب را به سراسر ایالت منتقل می‌کنند، نسازیم؟ این پانل ها انرژی پاک تولید می کنند و در عین حال تبخیر را با سایه زدن کانال محدود می کنند - یک برد-برد.

این دو در ادامه Solar Aquagrid را راه‌اندازی کردند، یک شرکت حمایتی که به بازسازی کانال‌های قدیمی اختصاص داشت و با منطقه آبیاری Turlock، UC Merced و وزارت منابع آب کالیفرنیا برای پوشش بخش‌های کوچک کانال‌های Turlock با پنل‌های خورشیدی شریک شدند. "کانال خورشیدی" جدید سایه ای برای محدود کردن تبخیر ایجاد می کند و همه در یک بسته بندی منظم برق تولید می کند. آنها آن را Project Nexus می نامند و در تقاطع نیاز ایالت به آب و انرژی پاک عمل می کند.

Project Nexus نه یک، بلکه سه مدل مختلف کانال خورشیدی را آزمایش می کند. یک سایبان با دهانه وسیع بر روی یکی از کانال های 115 فوتی تورلاک بالا می رود که شبیه بالای یک انبار است. مجموعه ای کلاسیک تر از پنل های خورشیدی شیب دار در بالای یک کانال 20 فوتی قرار دارد. و پانل‌های جمع‌شونده آکاردئونی مانند در پایین کانال باریک قرار گرفته‌اند و در یک لحظه آماده جمع شدن هستند.

راج با محبت سایبان با دهانه وسیع را "زمین منحصر به فرد رویا" خود نامید.

راجر بیلز، استاد دانشگاه UC Merced که در سال 2021 تحقیقی را انجام داده است که به متقاعد کردن دولت برای سرمایه‌گذاری در این آزمایشی کمک کرد، گفت که محاسبات اولیه او نشان می‌دهد که قرار دادن پانل‌های بیش از 100 مایلی از کانال‌های باریک تورلاک می‌تواند سالانه آب کافی برای 2700 خانوار را ذخیره کند.

اگر دولت پانل هایی به طول بیش از 100 مایل از کانال های عریض قرار دهد، می تواند ارزش 11000 خانوار را نجات دهد.

او همچنین تخمین می‌زند که کانال باریک و عریض می‌تواند به ترتیب 330 تا 14000 مگاوات در هر صد مایل تولید کند که برای تامین انرژی 77000 تا 304000 خانوار کافی است.

خلبان سال گذشته به طور کامل تکمیل و پر انرژی شد. در اوایل این ماه، هریس در کنار صفحات خورشیدی که بر روی یک کانال 115 فوتی قرار داشتند راه رفت.

هریس با اشاره به خندق سیمانی پر از آب کدر گفت: "اینها فضاهای آشفته هستند." «پس چرا از این واقعیت که قبلا این کار را انجام داده‌ایم استفاده نکنیم و به آنها کمک نکنیم سخت‌تر کار کنند، کارآمدتر باشند، بیشتر تولید کنند و از آنچه در اطراف ما است محافظت کنیم؟»

تیم تحقیقاتی همچنین «مزایای مشترک» یا پوشش‌های نقره‌ای متعددی پیدا کردند که این پروژه را از مجموع آب و نیروی آن ارزشمندتر می‌کند.

بیلز گفت که سایه‌زنی کانال‌ها منجر به رشد کمتر جلبک‌ها و رشد کمتر علف‌های هرز آبزی ثابت - کاهش نگهداری و بهبود کیفیت آب می‌شود.

بیل اضافه کرد که جلوگیری از توسعه جدید خورشیدی در زمین های طبیعی، هم برای مردم و هم برای سیاره منفعت دارد، و تاکید کرد که حفظ این زمین ها برای حفظ حیات "آنگونه که ما آن را روی زمین می شناسیم" ضروری است.

اخذ مجوز برای ساخت و ساز در زمین های توسعه نیافته نیز می تواند یک گلوگاه بزرگ برای توسعه دهندگان باشد. بر اساس مطالعه ای که توسط The Nature Conservancy انجام شده است، ساخت و ساز در فضای باز به طور متوسط ​​621 روز طول می کشد، در مقایسه با 110 روز برای پروژه ها در زمین های توسعه یافته.

با توجه به مزایای متعدد، بیلز گفت که این پروژه "فقط منطقی است".

اما فقط به این دلیل که چیزی منطقی است به این معنی نیست که اجرای آن آسان است. هریس گفت: «ما اغلب در مورد چالش‌های رسیدن به چیزهای بدیهی صحبت می‌کنیم.

پروژه های مربوط به زمین، آب و نیرو اغلب شامل هماهنگی بسیاری از سهامداران است. کانال‌های کالیفرنیا را می‌توان توسط آژانس‌های آب ایالتی یا فدرال و همچنین دولت‌های شهری و مناطق آبیاری محلی مدیریت کرد. به گفته هریس، این اپراتورها اغلب مالک زمین اطراف کانال نیستند، چه رسد به زیرساخت های انتقال نیرو به شرکت های برق - یکی از گران ترین بخش های پروژه های انرژی تجدیدپذیر.

هریس و راج شریک «ایده‌آل» خود را در منطقه آبیاری تورلاک پیدا کردند، منطقه آبیاری 139 ساله که 250 مایل کانال دارد و آب و برق را برای نزدیک به 5000 کشاورز در دره مرکزی که همه چیز از لوبیا گرفته تا هلو را پرورش می‌دهند، تامین می‌کند.

جاش وایمر، سخنگوی تورلوک، خاطرنشان کرد: این یکی از چهار منطقه آبیاری در کالیفرنیا است که هم آب و هم برق خرده فروشی را تامین می کند.

وایمر این پروژه را به عنوان یک "اثبات مفهوم" توصیف کرد که تنها 1.7 مگاوات انرژی تولید می کند، کسری ناچیز از 56 مگاوات تولید شده توسط یک مزرعه خورشیدی در بیابان.

اما سایت کانال میزبان بیش از پانل‌ها است. بیلز گفت: «ابزارهایی برای اندازه‌گیری دما، رطوبت نسبی، سرعت باد، تشعشعات ورودی، تابش خروجی و یک ابزار اولیه برای اندازه‌گیری مستقیم تبخیر در اختیار دارند».

وقتی صحبت از جلبک می شود، پانل ها کمک کردند. وایمر گفت: «سال گذشته وقتی کانال را در پایان فصل آبیاری تخلیه کردیم، یک خط فیزیکی در سمت خورشید کانال وجود داشت که رشد جلبک داشت و سپس رشد جلبک از جایی که سایه بود، وجود نداشت.

پنل‌های خورشیدی Turlock بر فراز آب قرار دارند زیرا منطقه آبیاری به طور منظم کانال‌ها را با تجهیزات تمیز می‌کند.

وایمر گفت: «این تنها راه انجام این کار نیست. پانل های مشابه در هند و آریزونا در پایین کانال ها قرار دارند و فضای کمی برای تمیز کردنی که Turlock باید انجام دهد باقی می گذارد.

جنیفر آلن، سخنگوی منطقه آب این شهرستان گفت که در شهرستان کنترا کوستا، چشم انداز شهری هر نوع پروژه کانال خورشیدی را غیرواقعی می کند.

منطقه آبی کنترا کوستا 48 مایل از کانال های پیچ در پیچ از نایتسن به مارتینز را مدیریت می کند. اداره احیا این سیستم را در دهه 1930 ایجاد کرد، زمانی که منطقه عمدتا زمین‌های کشاورزی بود - بسیار شبیه Turlock.

امروزه سیستم کانال از میان حیاط خلوت و پارک های عمومی عبور می کند.

آلن گفت، چیزی مانند Project Nexus کار نمی کند زیرا کارگران تعمیر و نگهداری باید به کانال ها دسترسی داشته باشند و فضای محدودی برای کار در کنار آنها داشته باشند.

با وجود اینکه کانال حصارکشی شده است، «ما مواردی داریم که ماشین‌ها به داخل کانال می‌روند - ما مردم را به داخل کانال می‌رویم و حیوانات را به داخل کانال می‌روند.

آلن گفت: «کاری که Turlock با پروژه‌های خود انجام می‌دهد بسیار چشمگیر است، اما ما یک سیستم کانالی با ظاهری متفاوت داریم که از منطقه خدماتی ما عبور می‌کند. آنها به دنبال این هستند که کانال های خود را در لوله ها قرار دهند تا از تبخیر جلوگیری کنند.

اندرو شوارتز، سخنگوی اداره منابع آب ایالتی، گفت که آنها منتظرند تا گزارش نهایی را قبل از تصمیم گیری برای سرمایه گذاری در پروژه های بیشتر ببینند. شوارتز گفت: «این کانال‌ها بسیار متفاوت هستند - از کانال‌های خاکی باریک و بدون خط که آب آبیاری را به مزارع جداگانه می‌رسانند تا کانال‌های بتنی با عرض بیش از صد فوت که آب را در سراسر کالیفرنیا منتقل می‌کنند.

دولت همچنان بر «ارزیابی، مطالعه مستمر، مقیاس‌بندی بالقوه و درس‌های آموخته شده» متمرکز است.

هریس گفت: «تغییر زیرساخت‌های حیاتی واقعا سخت است، و اگر علمی برای توجیه هزینه‌ها نداشته باشید و بتوانید مزایا را اندازه‌گیری کنید، در این صورت مقیاس نخواهید داشت.

راج گفت: "خوشبختیم که در کالیفرنیا زندگی می کنیم، جایی که این یک اولویت است و سازمان های ایالتی ما برای این سطح از بررسی و اکتشاف باز هستند." "این را نمی توان بدیهی انگاشت."