酿酒师格雷格·艾伦遇到了一个问题。作为加州纳帕谷法尔·尼恩特酒庄的总裁，他计算了葡萄园最多可以划出多少土地来安装太阳能电池板，以抵消能源成本。艾伦说，这个数字——大约两英亩——“真的很让人心疼”。因此，他做出了妥协：法尔·尼恩特酒庄完成了一个由2296块太阳能电池板组成的阵列，其中994块漂浮在系在酒庄池塘底部的浮筒上。该装置是世界上第一个非实验性的浮动太阳能阵列。
那是2008年。从那时起，浮动光伏技术在亚洲迅速普及，但在美国却并非如此。日本拥有超过60个装置，是世界上最多的国家。中国是可再生能源领域的新兴巨头，声称拥有世界上最大的阵列。该设施于2017年上线，漂浮在淮南市附近一个塌陷煤矿形成的人工湖上。这166000块电池板可以产生约40兆瓦的电力，足以为约15000个家庭供电。世界银行2018年的一份报告估计，在人工水面上安装浮动太阳能阵列的全球潜力将超过400吉瓦。
日本兵库县一个灌溉池塘上的浮动太阳能阵列。图片来源：Ciel & Terre International
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尽管美国的应用一直比较缓慢，但最近达成的一些交易可能会扭转局面。一个典型的装置包括安装在浮筒上的太阳能电池板，浮筒系在水库或蓄水池的底部——被认为比湖泊更容易利用。漂浮或水下电缆将直流电输送到岸上的逆变器，在那里将其转换为交流电并输送到当地电网。工程师必须考虑多种因素：系统必须能够承受强风和海浪，电池板必须具有抗腐蚀性，锚必须能够持续25年或更长时间。
但是，与陆基阵列相比，浮动装置还具有一些优势：最明显的是它们不占用可用于农业或开发的宝贵土地。该技术比陆基或屋顶安装系统更容易安装；一旦组装完成，工作人员会将它们漂浮到位并固定。这些阵列还可以改善环境；阻挡阳光穿透水面可以减少蒸发并抑制藻类繁殖。（目前尚不清楚这些阵列可能对鱼类、鸟类或其他野生动物产生什么影响。）而且，由于太阳能电池随着温度升高效率会降低，水的冷却效果可以将其转换能力提高多达20%。
考虑到这些优势，美国的应用步伐缓慢——截至2018年底仅有14个装置——可能令人费解。国家可再生能源实验室 (NREL) 光伏可靠性小组的负责人特蕾莎·巴恩斯表示，开阔土地的可用性可能是一个因素。然而，土地短缺通常是美国少数几个选址点的驱动因素。加利福尼亚州凯尔西维尔县自来水厂的情况就是如此，该厂于2018年在其废水处理池塘上安装了一个720块电池板的阵列。良好的回报是另一个激励因素；该地区预计将在运营八年内收回安装成本。
印度尼西亚一个防洪废弃池塘上的太阳能试点项目。图片来源：Ciel & Terre International
美国能源部太阳能技术办公室主任查理·盖伊表示，如果浮动太阳能的经济效益更加明确，可能会出现更多装置。（该部门目前没有资助任何浮动太阳能研究项目。）美国的许多装置都是最近安装的，因此现在判断预计的节省是否能够实现还为时过早。法尔·尼恩特酒庄已通过税收减免和现金回扣等组合方式，抵消了100%的能源成本。
NREL的数据科学家兼软件开发人员罗伯特·斯宾塞表示，美国增长缓慢也可能是由于该技术可以提供的价值存在不确定性。“我们需要一些引人注目的项目来真正证明这种技术可以大规模应用，并且可以由主要参与者来完成，”他说。斯宾塞是2018年12月环境科学与技术杂志上发表的一项研究的合著者，该研究评估了美国大陆24419个人工水体上该技术的潜力。研究发现，仅用浮动太阳能阵列覆盖这些水体的27%就可以产生近10%的美国当前发电量。
美国的大规模成功可能即将到来。城市和地区可能会成为领导者。2018年7月，洛杉矶市议会一致批准了一项在范诺曼湖水库建设11.6兆瓦浮动太阳能试点工厂的提案，目前正在审查可行性研究。坦帕湾水务局已将一个基于水库的太阳能发电可行性项目添加到其2019年资本改善计划中，该计划计划于今年6月获得批准，该机构的资深专业工程师玛丽贝尔·麦地那说。
商业领域也表现出越来越大的兴趣。太阳能开发公司Ciel & Terre的浮动太阳能业务发展经理克里斯·巴特尔表示，他的公司在大约九年前将其投资组合从陆地和屋顶太阳能完全转变为浮动阵列。他说，该公司预计浮动光伏在美国将大幅增长，尤其是在加利福尼亚州等土地昂贵的地方。“这是一个尚未开发的利基市场，地球上尚未开发的表面积，”他说。
编者注（2019年2月7日）：本文在发布后进行了编辑，删除了一段错误描述NREL研究方法论的引述。