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根據(jù)一項(xiàng)新研究，理論上，用太陽(yáng)能板取代全美的水力發(fā)電廠，只需13%的空間。研究人員表示，這個(gè)少得驚人的數(shù)字顯示，逐步淘汰水力發(fā)電這種號(hào)稱再生、卻會(huì)嚴(yán)重破壞生態(tài)系統(tǒng)的能源生產(chǎn)方式，其實(shí)是個(gè)有吸引力的選項(xiàng)。
目前，水力是美國(guó)電力結(jié)構(gòu)很重要的一部分，占6%以上，提供其他再生能源缺少的彈性。但隨著現(xiàn)有水力發(fā)電站接近壽命終點(diǎn)，以及影響環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)日益增加，美國(guó)可能有越來(lái)越多水壩被淘汰。如果不繼續(xù)蓋水壩，就需要以其他技術(shù)取代，而這份發(fā)表在“自然永續(xù)性”（Nature Sustainability）期刊的新研究主張，大規(guī)模推廣太陽(yáng)能是一個(gè)潛在的選項(xiàng)。
作者強(qiáng)調(diào)本研究為“純理論”，但考量水壩對(duì)美國(guó)河道的壓力，仍值得考慮用其他再生能源作為替代方案。
Rafael Kaup攝，美國(guó)能源部提供。
大型水壩為環(huán)境帶來(lái)“嚴(yán)重傷害”
水壩在美國(guó)已有超過(guò)一個(gè)世紀(jì)的歷史，世界上第一座水力發(fā)電廠于1882年在威斯康辛州開(kāi)始運(yùn)作。1940年，水力發(fā)電占全美發(fā)電量的40%。
今天，許多發(fā)展中國(guó)家正試圖復(fù)制這種快速成長(zhǎng)模式。安哥拉、緬甸等國(guó)家正投資大型水力發(fā)電計(jì)劃，以號(hào)稱比化石燃料還要環(huán)保的方式發(fā)電。
然而在已經(jīng)有水力發(fā)電廠的地區(qū)，對(duì)水壩帶來(lái)的副作用的反應(yīng)卻越來(lái)越強(qiáng)烈。
研究主持人、紐約城市大學(xué)水域保育生物學(xué)家沃德曼（John Waldman）指出，許多環(huán)保人士認(rèn)為水壩是“河流的血栓”，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成了“嚴(yán)重傷害” 。
他說(shuō)，最典型的受害動(dòng)物是洄游魚(yú)類，如鮭魚(yú)和鰣魚(yú)，由于遷徙路徑受阻，部分地區(qū)洄游魚(yú)類下降了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
水壩也會(huì)導(dǎo)致當(dāng)?shù)厣锒鄻有韵陆?、沉積物增加，當(dāng)水庫(kù)中的水變暖時(shí)，河水溫度也隨之發(fā)生變化。
水壩甚至?xí)蔀樘寂欧旁?，因?yàn)檠退拇笃恋貢?huì)導(dǎo)致水中微生物排出甲烷和其他溫室氣體。
因此，過(guò)去的30年間美國(guó)已經(jīng)拆除了1000多座水壩，科學(xué)家也發(fā)現(xiàn)狀況有顯著的改善。
世界自然基金會(huì)（WWF）全球淡水科學(xué)家歐普曼（Jeff Opperman）博士表示，拆除大壩是解決淡水物種“急遽減少”最有效的方法之一。20年前緬因州肯納貝克河上的愛(ài)德華茲大壩被拆除后，河中產(chǎn)卵的鯡魚(yú)數(shù)量增加了近百倍。
水力發(fā)電為電網(wǎng)帶來(lái)的“調(diào)度彈性”
目前為止美國(guó)已拆除的水壩對(duì)國(guó)家整體電力組合的貢獻(xiàn)相對(duì)小，但如果打算拆除更大的水壩，勢(shì)必得找到替代方案。
這可能不是很容易，因?yàn)樗畨翁峁┝吮匾碾娋W(wǎng)服務(wù)。美國(guó)能源部的水力發(fā)電愿景報(bào)告預(yù)測(cè)，水力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃和營(yíng)運(yùn)的貢獻(xiàn)未來(lái)將會(huì)增加，“具體來(lái)說(shuō)，水力發(fā)電可以快速根據(jù)電力負(fù)載和發(fā)電設(shè)備之間的差異迅速增加和減少發(fā)電量，這有助于將其他再生能源（如風(fēng)能和太陽(yáng)能）整合到電網(wǎng)中。”
但隨著美國(guó)許多老舊水壩的利潤(rùn)減少并且壽命即將結(jié)束，沃德曼說(shuō)其他再生能源可能可以取代部分老化的水壩，甚至提供部分的穩(wěn)定性。
Karl Specht攝，美國(guó)能源部提供。
大規(guī)模更換
在他們的“思想實(shí)驗(yàn)”中，沃德曼和團(tuán)隊(duì)利用美國(guó)陸軍工程兵團(tuán)的國(guó)家水壩庫(kù)存資料，來(lái)確定需要多少公頃的工業(yè)規(guī)模光伏（PV）電池才可取代現(xiàn)有水壩所產(chǎn)生的電力。
他們計(jì)算出，如果美國(guó)本土所有2,603個(gè)水壩（即夏威夷和阿拉斯加以外的48州）都被拆除換成太陽(yáng)能電池板，將只占其水庫(kù)所覆蓋面積的13%。
在部分地區(qū)，這個(gè)差異特別明顯。像佛羅里達(dá)目前四座水壩共26,520公頃，換成太陽(yáng)能板不過(guò)一個(gè)紐約中央公園的面積（339.94公頃）。
作者表示他們沒(méi)有考量安裝太陽(yáng)能板的成本，因?yàn)槌杀竞偷攸c(diǎn)高度相關(guān)。
沃德曼表示，這么做的整體正效應(yīng)是換回自由流動(dòng)的河流，替代的再生能源也不必只有一種，“放干一個(gè)水庫(kù)可以換回大片的土地?？梢栽谒畮?kù)底下鋪太陽(yáng)能板，也可以放些在水面上漂...水庫(kù)通常在山谷里，也許能延著山脊架設(shè)風(fēng)機(jī)，也許利用流體動(dòng)力學(xué)或分流方法獲取一些水能而不會(huì)阻擋河流。”
然而，雖然將美國(guó)400萬(wàn)公頃的水庫(kù)縮小到一個(gè)特拉華州（美國(guó)第二小的州）的面積聽(tīng)起來(lái)似乎很吸引人，但沃爾德曼承認(rèn)，對(duì)于許多水壩而言，這根本不可行。尤其水壩經(jīng)常提供重要的額外社會(huì)效益，包括飲用水供應(yīng)、防洪和娛樂(lè)活動(dòng)。沃爾德曼指出，“盡管我知道我們永遠(yuǎn)不可能拆除美國(guó)2,603座水壩，但在有所選擇時(shí)，還是有很大的空間可以往這個(gè)方向考慮。”
而且，盡管太陽(yáng)能板占用的空間較小，還是有其他潛在問(wèn)題，象是可能會(huì)破壞棲息地并導(dǎo)致生物多樣性流失。“根據(jù)定義，以前的水庫(kù)將沿著河流興建，而那些土地......通常是野生動(dòng)植物最有價(jià)值的棲息地，也往往是重要的休閑娛樂(lè)場(chǎng)所。”
針對(duì)這些問(wèn)題，作者指出過(guò)去的研究顯示，和其他形式的發(fā)電相比，太陽(yáng)能發(fā)電的危害較小。他們也指出，用太陽(yáng)能取代水力發(fā)電可以不要在水庫(kù)進(jìn)行。
彌補(bǔ)電網(wǎng)的不足
國(guó)際水電協(xié)會(huì)溝通主任亨利（Will Henley）表示，水力發(fā)電廠的穩(wěn)定性不太容易被太陽(yáng)能取代，建議采用整合兩種形式的發(fā)電系統(tǒng)：“與其用太陽(yáng)能取代水力發(fā)電，更永續(xù)的方法是優(yōu)先考慮水力發(fā)電現(xiàn)代化投資，結(jié)合兩種技術(shù)優(yōu)勢(shì)。今日太陽(yáng)能板可以安裝在水庫(kù)表面或與水庫(kù)相鄰，增加而非取代整體水庫(kù)發(fā)電量。”
沃德曼說(shuō)，雖然水力發(fā)電確實(shí)提供了關(guān)鍵的電網(wǎng)服務(wù)，但它們提供的電力也并非總是一致，而且可能受干旱等氣候現(xiàn)象的影響，不如用一系列替代再生技術(shù)建立“能源公園”，利用水力發(fā)電廠的現(xiàn)有電力線，還具備“光靠水力發(fā)電不足以提供的穩(wěn)定性”。
基于這些機(jī)會(huì)，對(duì)許多有豐富太陽(yáng)能資源的發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)，單一大型水力發(fā)電廠規(guī)劃其實(shí)是“重大錯(cuò)誤”，可能破壞自然水道。然而在美國(guó)，歐普曼說(shuō)這個(gè)問(wèn)題幾乎沒(méi)有實(shí)際意義，因?yàn)槿栏鞯氐睦纤畨魏屠匣械拇髩味紱](méi)有對(duì)電力做出重大貢獻(xiàn)，讓許多河流恢復(fù)自由流動(dòng)，不需要拆除大型重要水電大壩。
原標(biāo)題：用太陽(yáng)能取代全美水力發(fā)電 土地需求僅為水庫(kù)面積的13%
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