釀酒師格雷格·艾倫遇到了一個問題。作為加州納帕谷法爾·尼恩特酒莊的總裁，他計算了葡萄園最多可以劃出多少土地來安裝太陽能電池板，以抵消能源成本。艾倫說，這個數字——大約兩英畝——“真的很讓人心疼”。因此，他做出了妥協：法爾·尼恩特酒莊完成了一個由2296塊太陽能電池板組成的陣列，其中994塊漂浮在系在酒莊池塘底部的浮筒上。該裝置是世界上第一個非實驗性的浮動太陽能陣列。
那是2008年。從那時起，浮動光伏技術在亞洲迅速普及，但在美國卻並非如此。日本擁有超過60個裝置，是世界上最多的國家。中國是可再生能源領域的新興巨頭，聲稱擁有世界上最大的陣列。該設施於2017年上線，漂浮在淮南市附近一個塌陷煤礦形成的人工湖上。這166000塊電池板可以產生約40兆瓦的電力，足以為約15000個家庭供電。世界銀行2018年的一份報告估計，在人工水面上安裝浮動太陽能陣列的全球潛力將超過400吉瓦。
日本兵庫縣一個灌溉池塘上的浮動太陽能陣列。圖片來源：Ciel & Terre International
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儘管美國的應用一直比較緩慢，但最近達成的一些交易可能會扭轉局面。一個典型的裝置包括安裝在浮筒上的太陽能電池板，浮筒系在水庫或蓄水池的底部——被認為比湖泊更容易利用。漂浮或水下電纜將直流電輸送到岸上的逆變器，在那裡將其轉換為交流電並輸送到當地電網。工程師必須考慮多種因素：系統必須能夠承受強風和海浪，電池板必須具有抗腐蝕性，錨必須能夠持續25年或更長時間。
但是，與陸基陣列相比，浮動裝置還具有一些優勢：最明顯的是它們不佔用可用於農業或開發的寶貴土地。該技術比陸基或屋頂安裝系統更容易安裝；一旦組裝完成，工作人員會將它們漂浮到位並固定。這些陣列還可以改善環境；阻擋陽光穿透水面可以減少蒸發並抑制藻類繁殖。（目前尚不清楚這些陣列可能對魚類、鳥類或其他野生動物產生什麼影響。）而且，由於太陽能電池隨著溫度升高效率會降低，水的冷卻效果可以將其轉換能力提高多達20%。
考慮到這些優勢，美國的應用步伐緩慢——截至2018年底僅有14個裝置——可能令人費解。國家可再生能源實驗室 (NREL) 光伏可靠性小組的負責人特蕾莎·巴恩斯表示，開闊土地的可用性可能是一個因素。然而，土地短缺通常是美國少數幾個選址點的驅動因素。加利福尼亞州凱爾西維爾縣自來水廠的情況就是如此，該廠於2018年在其廢水處理池塘上安裝了一個720塊電池板的陣列。良好的回報是另一個激勵因素；該地區預計將在運營八年內收回安裝成本。
印度尼西亞一個防洪廢棄池塘上的太陽能試點專案。圖片來源：Ciel & Terre International
美國能源部太陽能技術辦公室主任查理·蓋伊表示，如果浮動太陽能的經濟效益更加明確，可能會出現更多裝置。（該部門目前沒有資助任何浮動太陽能研究專案。）美國的許多裝置都是最近安裝的，因此現在判斷預計的節省是否能夠實現還為時過早。法爾·尼恩特酒莊已透過稅收減免和現金回扣等組合方式，抵消了100%的能源成本。
NREL的資料科學家兼軟體開發人員羅伯特·斯賓塞表示，美國增長緩慢也可能是由於該技術可以提供的價值存在不確定性。“我們需要一些引人注目的專案來真正證明這種技術可以大規模應用，並且可以由主要參與者來完成，”他說。斯賓塞是2018年12月環境科學與技術雜誌上發表的一項研究的合著者，該研究評估了美國大陸24419個人工水體上該技術的潛力。研究發現，僅用浮動太陽能陣列覆蓋這些水體的27%就可以產生近10%的美國當前發電量。
美國的大規模成功可能即將到來。城市和地區可能會成為領導者。2018年7月，洛杉磯市議會一致批准了一項在範諾曼湖水庫建設11.6兆瓦浮動太陽能試點工廠的提案，目前正在審查可行性研究。坦帕灣水務局已將一個基於水庫的太陽能發電可行性專案新增到其2019年資本改善計劃中，該計劃計劃於今年6月獲得批准，該機構的資深專業工程師瑪麗貝爾·麥地那說。
商業領域也表現出越來越大的興趣。太陽能開發公司Ciel & Terre的浮動太陽能業務發展經理克里斯·巴特爾表示，他的公司在大約九年前將其投資組合從陸地和屋頂太陽能完全轉變為浮動陣列。他說，該公司預計浮動光伏在美國將大幅增長，尤其是在加利福尼亞州等土地昂貴的地方。“這是一個尚未開發的利基市場，地球上尚未開發的表面積，”他說。
編者注（2019年2月7日）：本文在釋出後進行了編輯，刪除了一段錯誤描述NREL研究方法論的引述。