越来越多的证据表明美国西部现在处于最糟糕的范围内至少在1200年内。地下水是过剩在许多地方，干燥，野火和不断收缩的水供应正在制造气候变化个人适用于数百万人。

作为工程师，我一直在与同事合作，以保护水供应并增强可再生能源以保护气候。

我们称其为太阳能解决方案，它将在加利福尼亚进行测试。

关于4000英里的运河全州约3500万加州人和570万英亩的农田运送水。正如我们在2021年的研究中解释，用太阳能电池板覆盖这些运河将减少珍贵水的蒸发（加利福尼亚最关键的资源之一），并有助于实现该州的可再生能源目标，同时还可以节省资金。

这美国的第一批原型对于宽跨和狭窄的运河，现在在加利福尼亚的中央山谷正在开发。加利福尼亚大学默塞德大学的研究人员参与了该项目，我们将尝试确定这如何成为大规模解决方案。

保护水和土地

加利福尼亚是容易干旱，水是一个持续关注的问题。现在，不断变化的气候使天气更炎热，干燥。

在过去的10到30年中，严重的干旱干井，导致官员实施水限制，并加油巨大的野火。

同时，加利福尼亚州有雄心勃勃的保护目标。国家有任务减少地下水抽水同时为农场，城市，野生动植物和生态系统。作为广泛气候变化倡议的一部分，2020年10月，加文·新闻社（Gavin Newsom）导演加利福尼亚自然资源局（California Natural Resources Agency）率领努力到2030年保护30％的土地和沿海水域。

冬季，加利福尼亚的大部分雨水和雪都落在萨克拉曼多以北，而80％的用水发生在南加州，主要是在夏天。这就是为什么运河蛇在整个州 - 它是世界上最大的这样的系统。我们估计，在加利福尼亚炎热的阳光下，它们携带的水的约1％-2％丢失。

在2021年的一项研究中，我们表明，使用太阳能电池板覆盖所有4000英里的加利福尼亚运河每年节省超过650亿加仑的水通过减少蒸发。这足以灌溉50,000英亩的农田或满足超过200万人的住宅水需求。通过将太阳能设施集中在已经被使用的土地上，而不是在未开发的土地上建造它们，这种方法将有助于加利福尼亚州实现其可持续的管理目标水和土地资源。

气候友好的力量

带有太阳能电池板的加利福尼亚运河将产生大量的电力。我们的估计表明，它可以提供约13吉瓦的可再生能源容量，这大约是国家需要添加的新来源的一半以满足其清洁电目标：到2030年，无碳源的60％，到2045年可续签100％。

在运河上安装太阳能电池板使这两个系统都更有效。太阳能电池板将减少运河的蒸发，尤其是在加利福尼亚炎热的夏季。而且由于水比土地更慢，因此面板下方流动的运河可以冷却10°F，因此将电力的产量提高高达3％。

这些檐篷也可以在本地发电在加利福尼亚的许多地方，都降低了传输损失和消费者的成本。将太阳能与电池存储相结合可以帮助在农村地区和服务不足的社区中建造微电网，从而使电力系统更加高效和弹性。这将减轻由于极端天气，人为错误和野火而导致电力损失的风险。

我们估计，使用太阳能电池板的运河的成本将比建筑安装的系统高。但是，当我们添加一些共同利益（例如避免土地成本，节省水，水分杂草减轻和增强的PV效率）时，我们发现太阳能管是一种更好的投资，并且提供了在整个生命周期内成本较低的电力太阳装置。这是在考虑改善空气质量和减少温室气体排放的人类健康益处之前。

对土地的利益

需要明确的是，太阳能运河不仅仅是产生可再生能源并节省水。建造这些长而薄的太阳阵列可以防止超过80,000英亩的农田或自然栖息地转换为太阳能农场。

加利福尼亚州为全球人口不断增长而种植食物产生超过50％的水果，坚果和蔬菜美国消费者吃饭。但是，达到脱碳目标的新的可再生能源能力的多达50％可能是位于农业地区，包括大农田。

太阳能运河装置还将保护野生动植物，生态系统和文化重要的土地。大规模的太阳能开发可能导致栖息地丧失，退化和分散，这可能损害受威胁的物种，例如莫哈韦沙漠乌龟。

他们也可以伤害沙漠灌木植物群落，包括对土著部落文化重要的植物。例如，构造创世纪太阳能中心2012 - 2014年在Sonoran和Mojave沙漠中被摧毁的小径和埋葬场所，并损坏了重要的文化文物，刺激了持久的法律冲突。

清除空气和杂草

通过发电，太阳能管可以提高空气质量。

另一个好处是遏制窒息运河的水生杂草。在印度自2014年以来，开发商一直在建造太阳能管的地方，面板的阴影限制了阻塞排水和限制水流的杂草的生长。

与这些杂草作斗争是昂贵的，除草剂威胁着人类的健康和环境。对于加利福尼亚州的大型，100英尺的运河，我们估计阴影运河将节省每英里的40,000美元。全州，储蓄每年可能达到6900万美元。

将太阳能运河带到加利福尼亚

加利福尼亚州的衰老电力基础设施导致了灾难性的野火和多日停战。在运河和其他受干扰的土地上建造智能的太阳能开发项目可以使电力和水基础设施更具弹性，同时节省水，降低成本并帮助抵抗气候变化。

在加利福尼亚州圣华金河谷的Turlock灌溉区将与项目开发商Solar Aquagrid，研究人员等合作建立第一个太阳能运河原型，并得到州水资源部的支持。

这个英里长的演示项目中的原型以及未来的飞行员将帮助操作员，开发人员和监管机构完善设计，评估共同利益，并评估这些系统的执行方式。有了更多数据，我们可以制定策略，以扩展全州以及可能在整个西方的太阳能运河。

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罗杰·巴尔斯（Roger Bales）是默塞德分校的杰出工程学教授。这篇文章最初发表在谈话，是最初于2021年5月发布的文章的更新版本。