Ako solárne farmy formujú miestnu klímu a vegetáciu v suchých oblastiach

Výskumníci z Čínskej akadémie vied (CAS) skúmali efekt chladného ostrova (CIE) vyvolaný fotovoltaickými rastlinami v suchých oblastiach a zistili, že výrazne ovplyvňuje okolitú vegetáciu, pričom smer a veľkosť jeho vplyvu sa riadia geografickým kontextom a sezónnymi faktormi.

CIE označuje stav, v ktorom je konkrétna oblasť chladnejšia ako jej okolie v dôsledku rozdielov vo vlastnostiach povrchu a energetickej bilancii. Vo fotovoltaických elektrárňach k tomu môže dôjsť v dôsledku zatienenia panelov, zníženej absorpcie slnečného žiarenia na-úrovni zeme, premeny slnečného žiarenia na elektrinu a zvýšeného odvodu tepla konvekciou.

„Analyzovali sme osem fotovoltaických elektrární v suchých oblastiach Číny pomocou teploty zemského povrchu Landsat-8, vegetačného indexu normalizovaného rozdielu jadra, analýzy vyrovnávacej pamäte a modelovania štrukturálnych rovníc čiastočných najmenších štvorcov (PLS-SEM),“ vysvetlila skupina. "Pre túto štúdiu bolo vybraných osem fotovoltaických elektrární, ktoré sa nachádzajú v suchých oblastiach Číny, konkrétne v Sin-ťiangu, Vnútornom Mongolsku, Gansu a Qinghai."

Vedci použili údaje o teplote zemského povrchu (LST) z roku 2022 odvodené zo sezónnych snímok zachytených zariadením Landsat 8. Tieto súbory údajov LST sa použili na kvantifikáciu efektu chladného ostrova vyvolaného fotovoltaickou (PV) elektrárňou prostredníctvom dvoch kľúčových metrík: intenzita chladenia (XD), definovaná ako teplotný rozdiel medzi oblasťou FV elektrárne a jej okolitým prostredím, a vzdialenosť chladenia (vzdialenosť), ktorá opisuje vplyv chladenia (Dist).

Okrem toho sa rovnaké údaje z diaľkového snímania použili na výpočet vegetačných indexov, najmä kernel{0}}normalizovaného rozdielového vegetačného indexu (kNDVI), na vyhodnotenie reakcií vegetácie v ochladenej zóne aj v priľahlých oblastiach mimo jej vplyvu. To umožnilo výskumníkom posúdiť nielen priestorový rozsah chladiaceho účinku, ale aj jeho ekologický vplyv na dynamiku rastu rastlín v rôznych zónach.

Výsledky ukázali, že intenzita ochladzovania (XD) dosiahla najvyššiu hodnotu 3,1 C v lete v meste Wuzhong (WZ), zatiaľ čo najnižšia hodnota 0,02 C bola pozorovaná na jeseň v meste Hongshagang, okres Minqin, provincia Gansu (HSG). Okrem toho efekt chladného ostrova (CIE) nebol prítomný v určitých obdobiach na niekoľkých miestach, vrátane Urad Banner (WLTQ) na jar, Huanghuatan Town (HHT) na jeseň a Hami (HM) v zime.

Okrem toho výsledky ukázali, že leto vo všeobecnosti vykazovalo zvýšené hodnoty XD, vrátane 2,1 C v Dalad Banner (DLT) a vrchol 3,1 C v meste Wuzhong. Na rozdiel od toho zimné podmienky vykazovali väčšiu priestorovú variabilitu: okres Gonghe (GH) zaznamenal relatívne vysoké XD 2,6 °C, zatiaľ čo mesto Huanghuatan a Dalad Banner zostali podstatne nižšie, pri 0,31 °C a 0,9 °C.

Zistilo sa, že vo všetkých ôsmich študijných lokalitách sa chladiaca vzdialenosť značne líši v rozmedzí od 120 m do 540 m, čo poukazuje na veľké miestne -špecifické rozdiely v priestorovom rozsahu efektu chladného ostrova.

Modelovanie štrukturálnych rovníc čiastočných najmenších štvorcov (PLS-SEM) ďalej odhalilo, že morfologická zložitosť je dominantnou hnacou silou chladiaceho efektu, zatiaľ čo väčšia veľkosť fotovoltaickej elektrárne má silný tlmiaci vplyv. Zistilo sa, že pozitívne, aj keď v menšej miere, prispeli aj klimatické podmienky. Súhrnne tieto faktory vysvetľujú približne 63 % pozorovaných zmien intenzity a rozsahu ochladzovania.

Analýza navyše naznačila, že reakcie vegetácie sú vysoko heterogénne naprieč lokalitami a ročnými obdobiami v závislosti od miestnych klimatických podmienok a sily chladiaceho účinku.

„Navrhli sme geograficky diferencovaný rámec „PV CIE – vegetačná odozva“. Stredné-rozsahové decentralizované rastliny s vynikajúcou tvarovou zložitosťou sú vhodnejšie v relatívne suchých a teplých oblastiach,“ uzavreli akademici. "Avšak v chladných,-nadmorských výškach môže úprava sklonu a zníženie hustoty panelov zmierniť riziká vegetácie."

Ich zistenia sa objavili v knihe „Kvantifikácia efektu chladného ostrova vyvolaného fotovoltaickou elektrárňou a odozvy vegetácie v suchých oblastiach“, publikovanej v Ecological Indicators. Do štúdie prispeli výskumníci z Čínskej akadémie vied, čínskej Huadian Gansu Energy Corporation, PowerChina Beijing Engineering Corporation a University of Reading v Spojenom kráľovstve.