Kalifornien-akvedukten, som transporterar vatten mer än 400 mil söderut från Sierra Nevada, delar sig när den kommer in i södra Kalifornien vid gränsen till Kern och Los Angeles län. Kalifornien DWR
Klimatförändringar och vattenbrist är främsta och centrala i västra USA. Regionens klimatet värms upp, en svår flerårig torka pågår och grundvattenförsörjningen överpumpas på många platser.
Västra stater strävar efter många strategier för att anpassa sig till dessa påfrestningar och förbered dig på framtiden. Dessa inkluderar åtgärder för att främja utveckling av förnybar energi, spara vatten och hantera natur- och arbetsmark mer hållbart.
Som ingenjörer som arbetar med klimatsmarta lösningar har vi hittat en enkel win-win för både vatten och klimat i Kalifornien med det vi kallar "solkanallösningen." Handla om 4,000 miles av kanaler transportera vatten till cirka 35 miljoner kalifornier och 5.7 miljoner tunnland jordbruksmark över hela staten. Att täcka dessa kanaler med solpaneler skulle minska avdunstningen av dyrbart vatten - en av Kaliforniens mest kritiska resurser - och bidra till att uppnå statens mål för förnybar energi, samtidigt som det sparar pengar.
Spara vatten och mark
Kalifornien är utsatt för torkaoch vatten är ett ständigt problem. Det föränderliga klimatet ger nu varmare, torrare väder.
Svåra torka under de senaste 10 till 30 åren torkade brunnar, fick tjänstemän att genomföra vattenbegränsningar och drivs massiva bränder. I mitten av april 2021 var hela staten officiellt upplever torka.
Samtidigt har Kalifornien ambitiösa bevarandemål. Staten har ett mandat att minska pumpning av grundvatten samtidigt som man håller tillförlitliga leveranser till gårdar, städer, vilda djur och växter ekosystem. Som en del av ett brett klimatinitiativ riktade regeringen Gavin Newsom i oktober 2020 Kaliforniens naturresursbyrå till att gå i spetsen för ansträngningarna att bevara 30% av land- och kustvatten till 2030.
Det mesta av Kaliforniens regn och snö faller norr om Sacramento under vintern, medan 80% av dess vattenanvändning förekommer i södra Kalifornien, mestadels på sommaren. Det är därför kanaler ormar över staten - det är det största systemet i världen. Vi uppskattar att cirka 1% -2% av vattnet de bär förloras till avdunstning under den heta Kaliforniens solen.
I en nyligen genomförd studie visade vi att det skulle täcka alla 4,000 mil av Kaliforniens kanaler med solpaneler spara mer än 65 miljarder liter vatten årligen genom att minska avdunstningen. Det räcker för att bevattna 50,000 2 hektar jordbruksmark eller tillgodose bostadsvattenbehovet för mer än XNUMX miljoner människor. Genom att koncentrera solinstallationer till mark som redan används, istället för att bygga dem på outvecklad mark, skulle detta tillvägagångssätt hjälpa Kalifornien att uppnå sina hållbara förvaltningsmål för båda vatten och mark Medel.
Klimatvänlig kraft
Att skugga Kaliforniens kanaler med solpaneler skulle generera betydande mängder el. Våra uppskattningar visar att det kan ge cirka 13 gigawatt kapacitet för förnybar energi, vilket är ungefär hälften av de nya källorna som staten behöver lägga till för att uppfylla sina rena elmål: 60% från koldioxidfria källor 2030 och 100% förnyas 2045.
Att installera solpaneler över kanalerna gör båda systemen effektivare. Solpanelerna skulle minska avdunstningen från kanalerna, särskilt under heta somrar i Kalifornien. Och eftersom vatten värms upp långsammare än land kan kanalvattnet som strömmar under panelerna svalna dem med 10 F, öka produktionen av el med upp till 3%.
Dessa paneler kan också generera el lokalt i många delar av Kalifornien, vilket sänker båda överföringsförluster och kostnader för konsumenterna. Att kombinera solenergi med batterilagring kan hjälpa till att bygga mikronätverk på landsbygden och i underbetjänade samhällen, vilket gör kraftsystemet mer effektivt och elastiskt. Detta skulle minska risken för kraftförluster på grund av extrema väder, mänskliga fel och bränder.
Vi uppskattar att kostnaden för att spänna kanaler med solpaneler är högre än att bygga markmonterade system. Men när vi tillförde några av fördelarna, till exempel undvikna markkostnader, vattenbesparingar, lindring av vatten ogräs och förbättrad solens effektivitet, fann vi att solkanaler var en bättre investering och gav el som kostade mindre under solens liv installationer.
Solpaneler installerade över kanaler ökar effektiviteten i båda systemen. Brandi McKuin, CC BY-ND
Fördelar för landet
Solkanaler handlar om mycket mer än bara att generera förnybar energi och spara vatten. Att bygga dessa långa, tunna solmatriser kan förhindra att mer än 80,000 XNUMX hektar jordbruksmark eller naturliga livsmiljöer omvandlas till solodlingar.
Kalifornien odlar mat för en ständigt växande global befolkning och producerar mer än 50% av frukten, nötterna och grönsakerna som amerikanska konsumenter äter. Men upp till 50% av den nya kapaciteten för förnybar energi för att nå målen för koldioxidutsläpp ligger i jordbruksområden, inklusive stora strängar av främsta jordbruksmark.
Solkanalinstallationer skyddar också vilda djur, ekosystem och kulturellt viktigt land. Storskaliga solutvecklingar kan leda till livsmiljöförlust, nedbrytning och fragmentering, som kan skada hotade arter som Mojave öken sköldpadda.
De kan också skada öken skrubba växtsamhällen, inklusive växter som är kulturellt viktiga för inhemska stammar. Som ett exempel, konstruktion av Genesis Solar Energy Center i öknen Sonoran och Mojave 2012-2014 förstörda spår och gravplatser och skadade viktiga kulturföremål, som föranleder långvarig rättslig konflikt.
Rensa luften
Genom att generera ren el kan solkanaler förbättra luftkvaliteten - ett allvarligt problem i centrala Kalifornien, vilket har gjort några av de smutsigaste luftarna i USA Solenergi kan hjälpa till att dra tillbaka partikelsprutande dieselmotorer som pumpar vatten genom Kaliforniens jordbruksdalar. Det kan också hjälpa till att ladda växande antal elektriska lätta och tunga fordon som flyttar människor och varor runt om i staten.
Ytterligare en fördel skulle vara att begränsa vattenlevande ogräs som kväver kanaler. I Indien, där utvecklare har byggt solkanaler sedan 2014, begränsar skuggan från panelerna tillväxten av ogräs som blockerar avlopp och begränsar vattenflödet.
Att bekämpa dessa ogräs med herbicid och mekanisk utrustning är dyrt och herbicider hotar människors hälsa och miljön. För stora 100 meter breda kanaler i Kalifornien uppskattar vi att skuggningskanaler skulle spara cirka 40,000 69 USD per mil. I hela landet kan besparingarna nå XNUMX miljoner dollar per år.
Konstnäråtergivning av ett solkanalsystem för Kalifornien. Solar Aquagrid LLC, CC BY-ND
Ta med solkanaler till Kalifornien
Medan Indien har byggt solpaneler över kanaler och USA utvecklas flytande solprojekt, Kalifornien saknar prototyper för att studera lokalt.
Diskussioner pågår för både stora och små demonstrationsprojekt i Central Valley och södra Kalifornien. Att bygga prototyper skulle hjälpa operatörer, utvecklare och tillsynsmyndigheter att förfina konstruktioner, bedöma miljöpåverkan, mäta projektkostnader och fördelar och utvärdera hur dessa system fungerar. Med mer data kan planerare kartlägga strategier för att utvidga solkanaler över hela världen och eventuellt över hela väst.
Det kommer att ta ett dussin eller fler partners att planera, finansiera och genomföra ett solkanalprojekt i Kalifornien. Offentlig-privata partnerskap kommer sannolikt att omfatta federala, statliga och lokala myndigheter, projektutvecklare och universitetsforskare.
Kaliforniens åldrande kraftinfrastruktur har bidragit till katastrofala bränder och flera dagars avbrott. Att bygga smarta solutvecklingar på kanaler och annat stört land kan göra kraft- och vatteninfrastrukturen mer motståndskraftig samtidigt som det sparar vatten, minskar kostnaderna och hjälper till att bekämpa klimatförändringarna. Vi tror att det är en modell som bör övervägas över hela landet - och planeten.
Om författaren
Roger Bales, Framstående professor i teknik, University of California, Merced och Brandi McKuin, Postdoktor i miljöstudier, University of California, Santa Cruz
relaterade böcker
Drawdown: Den mest omfattande planen som någonsin föreslagits för att omvända global uppvärmning
av Paul Hawken och Tom Steyer
Mot bakgrund av utbredd rädsla och apati har en internationell koalition av forskare, yrkesverksamma och forskare kommit ihop för att erbjuda en rad realistiska och djärva lösningar på klimatförändringen. Ett hundra tekniker och metoder beskrivs här-några är välkända; något du kanske aldrig har hört talas om. De sträcker sig från ren energi för att utbilda flickor i låginkomstländer till markanvändningspraxis som drar kol ut ur luften. Lösningarna finns, är ekonomiskt lönsamma och samhällen runt om i världen håller för närvarande på att anta dem med skicklighet och beslutsamhet. Finns på Amazon
Utformning av klimatlösningar: En policyhandbok för lågkol Energi
av Hal Harvey, Robbie Orvis, Jeffrey Rissman
Med effekterna av klimatförändringar redan på oss är behovet av att minska de globala utsläppen av växthusgaser inget mindre än brådskande. Det är en skrämmande utmaning, men teknologierna och strategierna för att möta den finns idag. En liten uppsättning energipolicyer, utformade och genomförda väl, kan sätta oss på vägen till en koldioxidsnål framtid. Energisystem är stora och komplexa, så energipolitiken måste vara fokuserad och kostnadseffektiv. One-size-fits-all-tillvägagångssätt gör helt enkelt inte jobbet gjort. Politiska beslutsfattare behöver en tydlig och omfattande resurs som beskriver energipolitiken som kommer att ha störst inverkan på vår klimatframtid och beskriver hur man utformar dessa policyer väl. Finns på Amazon
Detta förändrar allt: Kapitalism vs. Klimat
av Naomi Klein
In Detta förändrar allt Naomi Klein hävdar att klimatförändringen inte bara är en annan fråga som ska lämnas snyggt mellan skatter och hälsovård. Det är ett larm som kräver att vi fixar ett ekonomiskt system som redan misslyckas på många sätt. Klein bygger noggrant fallet för hur massivt att minska våra utsläpp av växthusgaser är vår bästa chans att samtidigt minska ojämlikheterna i olikheterna, återinföra våra brutna demokratier och bygga om våra slagna lokala ekonomier. Hon avslöjar den ideologiska desperationen av klimatförändringsförnekarna, de geoengineers messianiska vansinne och den tragiska defeatismen av alltför många vanliga gröna initiativ. Och hon visar exakt varför marknaden inte har och kan inte fixa klimatkrisen, men kommer istället att göra saker värre, med alltmer extrema och ekologiskt skadliga utvinningsmetoder, tillsammans med katastrofal katastrofkapitalism. Finns på Amazon
Från Utgivaren:
Inköp på Amazon går för att täcka kostnaden för att få dig InnerSelf.comelf.com, MightyNatural.com, och ClimateImpactNews.com utan kostnad och utan annonsörer som spåra dina surfvanor. Även om du klickar på en länk men inte köper dessa valda produkter, betalar allt annat du köper i samma besök på Amazon oss en liten provision. Det finns ingen extra kostnad för dig, så var vänlig bidra till insatsen. Du kan också använd denna länk att använda till Amazon när som helst så att du kan hjälpa till att stödja våra ansträngningar.
Denna artikel publiceras från Avlyssningen under en Creative Commons licens. Läs ursprungliga artikeln.
