据国际能源署2020年的一份报告，太阳能是全球最便宜的电力来源。
不过，太阳能占用土地较多，因此研究人员探讨了在水体上安装浮动太阳能板的潜力。
他们的研究表明，这一构想具有潜力，但其对野生动物和更广泛生态系统的影响仍存在疑问。
如今，太阳能已成为历史上最便宜的电力来源，据2020年报告（由国际能源署发布）显示。但有一个因素制约着这一清洁能源的发展，那就是空间。与化石燃料发电站不同，太阳能发电场需要大量空间，才能发出足够的电力以满足需求。大多数太阳能发电场由地面安装的太阳能板组成，这些太阳能板会占用可用于种植粮食或为野生动物提供栖息地的土地。
尽管电与水通常不宜混在一起，但全球各地正在部署的浮动太阳能农场数量正在不断增加。湖泊或水库上的浮动太阳能板听起来可能像是一场迟早会出事的意外，但近期研究表明，与屋顶或地面安装的太阳能装置相比，这项技术能够发出更多电力。这得益于太阳能板下方水体的冷却作用，它可将这些系统的发电效率提升高达12.5%。
话虽如此，湖泊和水库对人类和地球已经非常重要。这些淡水水体虽然仅占地球表面不到1%，却孕育了近6%的生物多样性，并提供饮用水和农作物灌溉用水，对数十亿人至关重要。令人担忧的是，气候变化已使全球湖泊表面温度平均每十年上升0.34°C（自1985年以来），这助长了有毒藻华、水位下降以及阻碍水体混合。在较大、较深的湖泊中，不同水层会自然形成，水体混合受阻后，深层水体将缺氧。
在为减缓全球变暖而加速能源脱碳的过程中，转向浮动太阳能农场是否会加剧全球宝贵淡水资源的压力？值得注意的是，在最新研究中，我们发现，精心设计的浮动太阳能农场实际上可以减轻气候变化对湖泊和水库构成的威胁。
应对变暖的缓冲作用
我与同事使用计算机模型，模拟了浮动太阳能农场可能如何影响湖水温度。我们的模拟以温德米尔湖为基础，该湖是英格兰最大的湖泊，也是全球研究最充分的湖泊之一。研究最充分的湖泊之一。
浮动太阳能农场会减少到达湖面的风力和阳光，从而改变湖内发生的许多过程。由于每个浮动太阳能农场的设计各不相同，我们进行了模拟，以观察在超过10,000种风速与太阳辐射的独特组合下，湖水温度如何变化。
我们的结果表明，浮动太阳能农场引起的水温变化，其幅度可能与气候变化本身相当，但方向相反。
模拟显示，若一座浮动太阳能农场使整个湖面的风速和太阳辐射降低10%，便可抵消气候变化带来的十年变暖。相比起遮风作用，更多地遮挡阳光（即减少阳光多于减少风力）的设计具有最显著的降温效果。蒸发量减少，湖水混合更为频繁，这有助于深层水体增氧。
这些影响可能因湖泊的深度、表面积和位置而有所不同。但湖泊中的生态过程受风速和阳光影响最大，这正是我们模拟所关注的重点。
全球潜力
尽管我们的大多数模拟显示，湖泊与浮动太阳能农场可实现双赢，但也有一些模拟显示出不良的副作用。在少数模拟中，我们发现，若浮动太阳能农场降低湖面风速的幅度超过其减少阳光的幅度，实际上可能会模拟或放大气候变化的影响，并延长较深湖泊的分层时间。幸运的是，我们认为，对浮动太阳能农场进行审慎设计，应能降低这些风险。
浮动太阳能发电在过去五年中增长了逾百倍，装机容量达到2.6吉瓦，分布于35个国家。如果将所有人造水体（这些水体比天然湖泊更易于利用，且通常对生态的敏感度较低）表面积的仅1%覆盖浮动太阳能板，则可发电400吉瓦——足以为440亿盏LED灯泡供电一年。
浮动太阳能很可能对全球能源供应的脱碳作出重要贡献。令人意外的是，我们的研究表明，这还可能带来额外益处，即抵消气温上升对湖泊造成的部分损害。
不过，我们的模拟仅涵盖了浮动太阳能的物理影响，其他问题仍未解决。浮动太阳能农场将如何与湖泊的其他用途相互作用，例如体育活动或水产养殖？湖中野生动物的状况又将如何？哪些湖泊最适合设置浮动太阳能农场？全面了解这项技术的潜力，工作才刚刚开始。
