海上漂浮式光伏将如何改变赤道周边国家的能源格局？

漂浮式太阳能电池板可以放置在风平浪静的赤道海面上，并产生大量太阳能。

图片来源：维基共享资源

Andrew Blakers

澳大利亚国立大学工程学教授

David Firnando Silalahi

澳大利亚国立大学工程学院博士候选人

• 漂浮式太阳能电池板可以放置在风平浪静的赤道海面上，并有效生产大量太阳能；
  

• 这可以为东南亚和西非一些人口稠密的国家提供可持续的能源；

• 与传统太阳能电池板相比，漂浮式太阳能电池板的安装成本更低；

• 漂浮式太阳能电池板还可以通过减少水分蒸发和遮挡赤潮来帮助改善水质。

巨大的太阳能电池板阵列漂浮在赤道附近平静的海面上，它们可以为东南亚和西非一些人口稠密的国家提供无限的太阳能。

我们的新研究表明，仅印度尼西亚的近海太阳能每年就能产生约35000太瓦时（TWh）的太阳能，这与目前的全球发电量（每年30000太瓦时）相近。

虽然世界上大部分海洋都会经历风暴，但赤道上的一些海域却相对风平浪静。因此，海上漂浮式太阳能电池板足以通过成本相对较低的工程架构进行保护。

我们的高分辨率全球热图显示，印度尼西亚群岛和尼日利亚附近的西非赤道地区安装漂浮式太阳能电池阵列的潜力最大。

海上漂浮式太阳能电池板热图。红色区域最佳，其次是黄色、绿色和深蓝色。灰色线条表示热带风暴路径。

图片来源：作者提供，使用OpenStreetMap base，CC BY-ND

太阳能将在本世纪中叶成为主流

按照目前的趋势，到2050年，在大量太阳能和风能的支撑下，全球经济将在很大程度上实现脱碳和电动化。

在零碳经济中，约70平方公里的太阳能电池板即可满足一百万富裕人口的所有能源需求。太阳能电池板可以安装在屋顶、干旱地区、农业区或水体上。

但一些人口密度高的国家，如尼日利亚和印度尼西亚，收集太阳能的空间则有限。

这些国家位于“低气压带”纬度范围的热带地区，这也意味着那里风力资源贫乏。幸运的是，这些国家及其邻国可以利用漂浮在平静赤道海面上的太阳能电池板，获得无限的太阳能。

漂浮式太阳能电池板也可以放置在内陆湖和水库上。内陆漂浮式太阳能发电潜力巨大，目前已经在迅速发展。

我们最近发表的一篇论文对全球海洋进行了调查，识别出在过去40年中没有经历过大浪或强风的区域。在这样的区域安装漂浮式太阳能电池板，不需要坚固而昂贵的工程防御设施。

海浪不超过6米、风速不超过每秒15米的地区每年可产生多达100万太瓦时的电力。这相当于支持全球经济100亿人口完全脱碳的年能源需求的5倍左右。

大多数能安装漂浮式太阳能电池板的地点都靠近赤道，主要是印度尼西亚及其周边地区和西非赤道地区。这些地区人口增长快，环境价值高。而海洋漂浮式太阳能电池板则有助于解决土地利用冲突。

印度尼西亚太阳能潜力巨大

印度尼西亚人口稠密，尤其是爪哇岛、巴厘岛和苏门答腊岛。到本世纪中叶，印度尼西亚的人口可能会超过3.15亿。

幸运的是，印尼拥有巨大的太阳能潜力以及抽水蓄能潜力，可以在一夜之间实现太阳能储存。

在通过太阳能实现经济全面脱碳之后，大约还需要2.5万平方公里的太阳能电池板才能支撑印尼的富足发展。

印度尼西亚可以选择把大量漂浮式太阳能电池板放在平静的内海上。该地的海域约14万平方公里，在过去40年中，这里的海浪从未超过4米，风速也从未超过每秒10米。

印度尼西亚的海域面积为640万平方公里，如果印尼未来的全部能源需求都由海上漂浮式太阳能电池板来满足，那么印尼的实际海域面积将比所需面积大200倍。

印度尼西亚海上漂浮式太阳能电池板热图。红色区域最佳，其次是黄色、绿色和深蓝色。灰色线条表示热带风暴路径。

图片来源：作者提供，使用OpenStreetMap base，CC BY-ND

海上漂浮式太阳能的未来

全球大部分海域的海浪都超过10米，风速超过每秒20米。为此，有几家企业正在努力开发工程防御系统，使漂浮式电池板能够抵御风暴。与此相反的是，赤道沿线的海洋环境温和，不需要那么坚固、成本那么高的防御设施。

我们发现，最适宜的安装地区集中在赤道5-12度纬度范围内，主要是印度尼西亚群岛及其周边地区和尼日利亚附近的几内亚湾。这些地区的风力发电潜力低、人口密度高、（人口和能源消耗）增长迅速，而且拥有大量完整的生态系统，不应该为建设太阳能发电场而对其开垦破坏。此外，热带风暴也很少影响赤道地区。

海上漂浮式太阳能产业尚处于起步阶段。与陆上太阳能电池板相比，海上太阳能电池板确实存在缺点，例如盐腐蚀和海洋生物污损问题等。而且，要将太阳能电池板固定在海床上，必须选择浅海。此外，还必须注意尽量减少对海洋环境和渔业的破坏。全球变暖的趋势也可能会改变海上的风浪模式。

尽管存在这些挑战，但我们相信，对于处在平静赤道海域的国家来说，海上漂浮式电池板将成为其能源结构中的重要组成部分。到本世纪中叶，这些国家的约十亿人口将主要依靠太阳能，这也将是历史上最快的能源变革。

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翻译：张一凡 | 编辑：江颂贤

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