Cum fermele solare modelează clima și vegetația locală în regiunile aride

Cercetătorii de la Academia Chineză de Științe (CAS) au investigat efectul de insulă rece (CIE) indus de instalația fotovoltaică în regiunile aride și au descoperit că influențează semnificativ vegetația din jur, direcția și amploarea impactului acestuia fiind guvernate de contextul geografic și de factorii sezonieri.

CIE se referă la o condiție în care o anumită zonă este mai rece decât împrejurimile ei din cauza diferențelor de proprietăți ale suprafeței și balanței energetice. În instalațiile fotovoltaice, acest lucru se poate întâmpla din cauza umbririi panourilor, a absorbției solare reduse-la nivelul solului, a conversiei luminii solare în electricitate și a disipării îmbunătățite a căldurii convective.

„Am analizat opt ​​instalații fotovoltaice din regiunile aride ale Chinei folosind Landsat-8 temperatura suprafeței terenului, indicele de vegetație normalizat al nucleului, analiza tamponului și modelarea ecuației structurale cu cele mai mici pătrate parțiale (PLS-SEM)”, a explicat grupul. „Pentru acest studiu au fost selectate opt centrale fotovoltaice, care sunt situate în regiunile aride ale Chinei, în special în Xinjiang, Mongolia Interioară, Gansu și Qinghai”.

Oamenii de știință au folosit date privind temperatura suprafeței terestre (LST) din 2022, derivate din imaginile sezoniere capturate de Landsat 8. Aceste seturi de date LST au fost folosite pentru a cuantifica efectul de insulă rece indus de instalația fotovoltaică (PV) prin două metrici cheie: intensitatea răcirii (XD), definită ca diferența de temperatură dintre zona instalației fotovoltaice și mediul înconjurător, care descrie distanța de răcire (în direcția distanței și a extinderii mediului înconjurător). de la instalare.

În plus, aceleași date de teledetecție au fost folosite pentru a calcula indicii de vegetație, în special indicele de vegetație cu diferență normalizată a nucleului-(kNDVI), pentru a evalua răspunsurile vegetației atât în ​​zona răcită, cât și în zonele adiacente dincolo de influența acesteia. Acest lucru a permis cercetătorilor să evalueze nu numai amploarea spațială a efectului de răcire, ci și impactul său ecologic asupra dinamicii creșterii plantelor în diferite zone.

Rezultatele au arătat că intensitatea răcirii (XD) a atins cea mai mare valoare de 3,1 C vara în orașul Wuzhong (WZ), în timp ce cea mai scăzută valoare de 0,02 C a fost observată toamna în orașul Hongshagang, județul Minqin, provincia Gansu (HSG). În plus, efectul de insulă rece (CIE) nu a fost prezent în anumite anotimpuri în mai multe locuri, inclusiv Urad Banner (WLTQ) primăvara, Huanghuatan Town (HHT) toamna și Hami (HM) iarna.

Mai mult, rezultatele au indicat că vara a prezentat în general valori XD ridicate, inclusiv 2,1 C la Dalad Banner (DLT) și un vârf de 3,1 C la Wuzhong City. În schimb, condițiile de iarnă au arătat o variabilitate spațială mai mare: județul Gonghe (GH) a înregistrat un XD relativ ridicat de 2,6 C, în timp ce orașul Huanghuatan și Dalad Banner au rămas considerabil mai scăzute, la 0,31 C și, respectiv, 0,9 C.

În toate cele opt locații studiate, s-a constatat că distanța de răcire variază substanțial, variind de la 120 m la 540 m, evidențiind diferențe mari-specifice ale site-ului în extinderea spațială a efectului de insulă rece.

Modelarea ecuației structurale cu cele mai mici pătrate parțiale (PLS-SEM) a arătat în continuare că complexitatea morfologică este factorul dominant al efectului de răcire, în timp ce dimensiunea mai mare a instalației fotovoltaice exercită o influență puternică de suprimare. S-a constatat că și condițiile climatice contribuie pozitiv, deși într-o măsură mai mică. Colectiv, acești factori au explicat aproximativ 63% din variația observată în intensitatea și amploarea răcirii.

Analiza a sugerat, de asemenea, că răspunsurile vegetației sunt foarte eterogene între site-uri și anotimpuri, în funcție atât de condițiile climatice locale, cât și de puterea efectului de răcire.

„Am propus un cadru „PV CIE-răspuns vegetație” diferențiat din punct de vedere geografic. Plantele descentralizate la scară medie, cu o complexitate superioară a formei, sunt de preferat în regiunile relativ uscate și calde", au concluzionat cercetătorii. „Cu toate acestea, în zonele reci, de-altitudine mare, ajustarea înclinării și reducerea densității panourilor pot atenua riscurile legate de vegetație.”

Descoperirile lor au apărut în „Quantifying photovoltaic power plant–induced cool island effect and vegetation response in arid regions”, publicat în Ecological Indicators. Cercetătorii de la Academia Chineză de Științe, Huadian Gansu Energy Corporation din China, PowerChina Beijing Engineering Corporation și Universitatea Reading din Regatul Unit au contribuit la studiu.