小编
美国佛罗里达州的 漂浮电站 照片由 Inalvis Alvarez Fernandez/美国能源部/维基共享资源提供。
- 为了到 2022 年实现 100 GW 太阳能发电量的国家目标，印度各个州政府最近都委托了浮动太阳能光伏 (floatovoltaics) 项目。
- 根据 TERI 的一份报告，截至 2019 年，印度在运的浮动光伏项目的累计容量为 2.7 MW，但据报道，超过 1.7 GW 的容量项目处于不同的开发阶段。
- 生态学家和环保主义者担心大型浮式光伏项目对淡水生态系统的长期影响。他们警告说，在没有任何报告数据或研究可用的情况下，这些项目将导致生物多样性无法弥补的损失。
- 漂浮光伏会在水体中引发一系列反应，对水生生物造成伤害，导致生态发生转变。
随着“到 2022 年太阳能 100 吉瓦”这一雄心勃勃的国家目标越来越近，太阳能电池板似乎几乎无处不在。在跨越农田、遮蔽荒地并装饰少数屋顶之后，这些面板现在正在水体上抛锚。由于土地征用的延迟或与地面安装太阳能电池板的土地可用性相关的其他挑战，政府已转向水生系统以驾驭新的浮式光伏（浮动光伏）浪潮。
今年早些时候，中央邦政府宣布在 Omkareshwar 大坝的回水区建设世界上最大的浮动太阳能项目，容量为 600 兆瓦 (MW)。该项目预计将覆盖约 2000 公顷水域，并将于 2022-23 年开始运营。2020 年 12 月，马哈拉施特拉邦宣布根据国家能源安全计划，在 Vaitarana 大坝中部建造一座容量为 80 兆瓦的浮动太阳能发电厂。截至 2020 年 12 月，卡纳塔克邦的太阳能总装机容量为 7,366 兆瓦，最近推出了2021-2026 年可再生能源政策草案，其中包括水库和湖泊的浮动太阳能项目。甚至该国的公共部门企业（PSU）也发布了大规模的浮动太阳能招标，加热了浮动光伏市场。
根据最近的一项研究由能源与资源研究所（TERI）与能量传输委员会印度节目联合进行，如2019年，而2.7兆瓦floatovoltaic项目在运作，超过1.7 GW是在不同的发展阶段。
这一系列活动让研究人员和淡水生态学家感到担忧。由于规划了多个项目，专家们担心漂浮光伏对水体及其生态系统的影响很少受到关注。温度变化、长期分层、低溶解氧 (DO)、厌氧分解、对水生生物的影响、耐阴蓝藻（蓝绿藻）的生长以及对候鸟和留鸟取食栖息地的影响只是其中的一部分担忧。
漂浮太阳能的噩梦
据专家介绍，太阳能电池板阵列可以阻挡阳光渗透到水体中，破坏热梯度（横向和纵向）。
“要使生态系统发挥作用，其结构应保持完整。太阳能电池板的空间范围可以改变进入系统的阳光量。这会干扰水生生态系统的不同层次的食物链和生物地球化学循环（水循环、碳循环、氮循环）。Floatovoltaics 是一种临时解决方案，从长远来看将证明是不可持续的，”印度科学研究所 (IISc) 生态科学中心能源与湿地小组协调员 TV Ramachandra 说。
研究人员说，水生生态系统在最佳温度下增殖，表面上太阳能电池板的存在可以改变温度分布。这会引发一系列反应，从而对生态系统产生各种不利影响。
“随着可用阳光的减少，水中的光合作用活动减少。光合作用速率低会导致浮游植物（微型植物）、大型植物（可以淹没或挺水的水生植物）和水体中溶解氧减少。濒死的植物进一步影响以植物和食草动物（动物）为食的水生动物群。一方面，缺乏食物会导致水生生物的丧失，而这种有机物的分解会导致温度升高，从而消耗 DO。温度升高和无机硝酸盐和磷酸盐等营养物质的释放会引发富营养化过程（水体中营养过剩），从而导致藻华（由于蓝藻的增殖）。水生动物的丧失也会影响候鸟和留鸟的觅食栖息地。
一个使用太阳能的农场。照片由 PWRDF/Flickr 提供。
根据英国和美国研究人员最近的一项研究，漂浮光伏还可能干扰水体与大气之间的相互作用，导致深水缺氧（缺氧）的发生，从而导致床层沉积物中磷的释放.
“磷自然存在于沉积层中，在水中的释放速度要慢得多。在由于地表加热和风混合减少而引起的深水缺氧期间，沉积物开始释放磷。磷被认为是水生植物生长限制最大的营养物质，如果过量提供，它会影响食物网。过多的磷会导致藻华和大型水生植物的生长，从而进一步降低溶解氧水平。大量藻类生长还会释放藻类毒素，这对动物和人类健康有害，”Atkore 说。
由于日照减少，漂浮的太阳能发电厂还会造成大面积的地表受热不均，降低水库周转效率，并影响沿岸带（靠近岸边区域，阳光一直穿透到水底的区域）的植物生长体，让水生植物生长）。专家表示，太阳能电池板对水体的影响具有高度不确定性，并且会因水体形式和浮动光伏的结构而异。
“在浅至一米的池塘中，昼夜分层和去分层循环事件是正常的，并且在氧气和养分混合方面发挥着重要作用。分层会降低水质，从而对浮游植物、养分和污染物负荷产生影响。此外，这些水文变化与日照量减少相结合，可能会产生重大的生态后果，”科学、技术和政策研究中心 (CSTEP) 执行主任 Jai Asundi 说。
漂浮太阳能的好处：过度炒作还是值得牺牲？
据报道，漂浮光伏的一些好处包括其土地中性特征、减少水蒸发和减少藻类生长。然而，根据一些专家的说法，这些说法是肤浅的，并不是基于长期的科学研究。
一是水电支持者认为，征地过程中布满路障，导致进展缓慢到 2022 年实现 100 吉瓦的雄心勃勃的目标，使陆基太阳能发电厂变得不可行。保护主义者和研究人员有不同的观点。“如果我们必须放置光伏电池，为什么我们不首先使用建筑屋顶来充分发挥潜力？城市屋顶过热，未使用的空间在屋顶上安装光伏电池板不仅会冷却它们，还会降低土地需求。是的，我们不能在屋顶上进行大型太阳能项目，但是与一个小镇的整个屋顶都覆盖着太阳能电池板相比，水库上的大型太阳能有很大的好处吗？当我们拥有庞大的机构并在这些水体旁边建造建筑物时，为什么要接管自然场所？何不先把荒地全部覆盖，再看湖水库？” 问 Veena Srinivasan，研究员，
其次，由于漂浮光伏部署在水面上，因此也被认为有利于通过覆盖水面和限制与风的相互作用来减少蒸发。在这里，专家们也不敢苟同。“必须进行蒸发以完成水生系统中的蒸发蒸腾循环，以便它们以健康和有效的方式发挥作用。它也是年度水资源预算的重要组成部分。因此，‘减少蒸发’不是好处，而是不仅对水生生态系统有害，而且对人类也有害，”IISc 的 Ramachandra 说。
最后，floatovoltaics 的倡导者引用了由于面板为水面提供的阴影而导致藻类生长的减少。然而，过去的各种研究都强调，蓝藻在特性、耐受性和敏感性方面差异很大，不能假设在较低温度下的竞争劣势。此外，一些蓝藻是耐阴的，因为它们能有效地收集光线和调节浮力。根据一项研究，由于太阳能电池板的物理存在而导致的空气-水界面变化可能会影响地表气象，而低温会放大蓝藻生物量，从而引发床沉积物中磷的释放。
据报道，浮动光伏的其他一些好处包括易于部署、安装和清洁；更高的能源产量；共享现有电力基础设施的灵活性；并与现有的水力发电厂轻松集成。然而，专家表示，在加入这个潮流之前，需要仔细分析浮动光伏的“风险”和“回报”之间的权衡。
我们可以减轻与漂浮光伏相关的生物多样性影响吗？
在其最新报告中，国际自然保护联盟 (IUCN) 明确强调，在部署大规模漂浮光伏对水体的长期影响方面缺乏足够的研究和数据。此外，由于水体特征差异很大，影响的规模本质上是特定于地点的，因此在部署面板之前考虑所有因素至关重要。
虽然保持水生系统没有光伏电池应该是首选，但专家表示，只有在分析水体的深度剖面和地貌后才能进行不可避免的安装。
“存在知识差距，我们需要将其作为优先事项。此外，在水生系统中，每个深度的水都对生物多样性的不同组成部分有贡献。如果安装不可避免，则必须仔细研究水体。应该决定湿地的哪一部分应该从生物多样性和依赖这些水体谋生的人们手中夺走。虽然大型水库很深，它们承载生物多样性的能力相对有限，但很少缺席，”阿育王生态与环境研究信托基金 (ATREE) 高级研究员 Jagadish Krishnaswamy 说。
工程构件使用无毒、低腐蚀性的材料；设计冲突以确保最小的水面覆盖、开发新材料以及安装面板时的技术修改是一些可能可以减轻可能的不利影响的替代方案。
“设计安装时为水体提供最少的阴影。尽可能在各行面板之间留出足够的空间让光线通过，并通过横向安装太阳能电池板将行宽保持在最小。间距可以进一步减轻面板对水质的负面影响。CSTEP 的 Asundi 补充说，使用水平定向钻井、锚和浮子，设计系泊和电气系统以防止拖拽底部基材。
引用：
萨克雷，SJ，埃尔南德斯，RR（2020 年）。使用效果层次结构和决策树将环境理解集成到淡水漂浮光伏部署中。环境研究快报， doi：10.1088/1748-9326/abbf7b
Mantzouki, E., Visser, PM, Bormans, M., Ibelings, BW (2016)。了解蓝藻的关键生态特征，作为其在变迁湖泊中管理和控制的基础。水生生态学，doi： 10.1007/s10452-015-9526-3
Acharya, M., Devraj, S. (2019)。浮动太阳能光伏 (FSPV)：太阳能光伏行业的第三支柱？TERI 讨论文件：ETC 印度项目的成果（新德里：能源与资源研究所）。
