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編者按：水力在美國電力結(jié)構(gòu)中占6%以上，提供其他再生能源缺少的彈性，但是水壩帶來的副作用的反應(yīng)卻越來越強(qiáng)烈，最新研究理論顯示，用太陽能板取代全美的水力發(fā)電廠，只需13%的空間。

根據(jù)一項(xiàng)新研究，理論上，用太陽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)電這種號稱再生、卻會嚴(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，美國可能有越來越多水壩被淘汰。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”，但考量水壩對美國河道的壓力，仍值得考慮用其他再生能源作為替代方案。


大型水壩為環(huán)境帶來“嚴(yán)重傷害”

水壩在美國已有超過一個(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)展中國家正試圖復(fù)制這種快速成長模式。安哥拉、緬甸等國家正投資大型水力發(fā)電計(jì)劃，以號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)，對水壩帶來的副作用的反應(yīng)卻越來越強(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”，對生態(tài)系統(tǒng)造成了“嚴(yán)重傷害” 。

他說，最典型的受害動物是洄游魚類，如鮭魚和鰣魚，由于遷徙路徑受阻，部分地區(qū)洄游魚類下降了幾個(gè)數(shù)量級。

水壩也會導(dǎo)致當(dāng)?shù)厣锒鄻有韵陆?、沉積物增加，當(dāng)水庫中的水變暖時(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?dǎo)致水中微生物排出甲烷和其他溫室氣體。

因此，過去的30年間美國已經(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（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德華茲大壩被拆除后，河中產(chǎn)卵的鯡魚數(shù)量增加了近百倍。

水力發(fā)電為電網(wǎng)帶來的“調(diào)度彈性”

目前為止美國已拆除的水壩對國家整體電力組合的貢獻(xiàn)相對小，但如果打算拆除更大的水壩，勢必得找到替代方案。

這可能不是很容易，因?yàn)樗畨翁峁┝吮匾碾娋W(wǎng)服務(wù)。美國能源部的水力發(fā)電愿景報(bào)告預(yù)測，水力發(fā)電對電網(wǎng)規(guī)劃和營運(yùn)的貢獻(xiàn)未來將會增加，“具體來說，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)能和太陽能）整合到電網(wǎng)中。”

但隨著美國許多老舊水壩的利潤減少并且壽命即將結(jié)束，沃德曼說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。


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)利用美國陸軍工程兵團(tuán)的國家水壩庫存資料，來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）都被拆除換成太陽能電池板，將只占其水庫所覆蓋面積的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，換成太陽能板不過一個(gè)紐約中央公園的面積（339.94公頃）。

作者表示他們沒有考量安裝太陽能板的成本，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)是換回自由流動的河流，替代的再生能源也不必只有一種，“放干一個(gè)水庫可以換回大片的土地。可以在水庫底下鋪太陽能板，也可以放些在水面上漂...水庫通常在山谷里，也許能延著山脊架設(shè)風(fēng)機(jī)，也許利用流體動力學(xué)或分流方法獲取一些水能而不會阻擋河流。”

然而，雖然將美國400萬公頃的水庫縮小到一個(gè)特拉華州（美國第二小的州）的面積聽起來似乎很吸引人，但沃爾德曼承認(rèn)，對于許多水壩而言，這根本不可行。尤其水壩經(jīng)常提供重要的額外社會效益，包括飲用水供應(yīng)、防洪和娛樂活動。沃爾德曼指出，“盡管我知道我們永遠(yuǎn)不可能拆除美國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，盡管太陽能板占用的空間較小，還是有其他潛在問題，象是可能會破壞棲息地并導(dǎo)致生物多樣性流失。“根據(jù)定義，以前的水庫將沿著河流興建，而那些土地......通常是野生動植物最有價(jià)值的棲息地，也往往是重要的休閑娛樂場所。”

針對這些問題，作者指出過去的研究顯示，和其他形式的發(fā)電相比，太陽能發(fā)電的危害較小。他們也指出，用太陽能取代水力發(fā)電可以不要在水庫進(jìn)行。

彌補(bǔ)電網(wǎng)的不足

國際水電協(xié)會溝通主任亨利（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。今日太陽能板可以安裝在水庫表面或與水庫相鄰，增加而非取代整體水庫發(fā)電量。”

沃德曼說，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，對許多有豐富太陽能資源的發(fā)展中國家來說，單一大型水力發(fā)電廠規(guī)劃其實(shí)是“重大錯誤”，可能破壞自然水道。然而在美國，歐普曼說這個(gè)問題幾乎沒有實(shí)際意義，因?yàn)槿栏鞯氐睦纤畨魏屠匣械拇髩味紱]有對電力做出重大貢獻(xiàn)，讓許多河流恢復(fù)自由流動，不需要拆除大型重要水電大壩。 

原標(biāo)題：用太陽能取代全美水力發(fā)電 土地需求僅為水庫面積的13%