太阳能占据很大的空间 - 以下是如何使其对所在土地更具生态效益

随着社会寻找减少温室气体排放和减缓气候变化的方法，大规模太阳能正在发挥核心作用。气候科学家将其视为一种工具 到2030年减少二氧化碳排放量的最大潜力. 。在美国，能源部预测太阳能将 占比近60% 到 2024 年新增公用事业规模发电量的百分比。

但太阳能开发的理想地点往往与 用于放牧牲畜的农田或草地. 。通常，大型太阳能电池阵列的设计目的是最大限度地提高发电量，而没有过多考虑其所在的生态系统。

例如，分级土地和去除植被可以 造成侵蚀并将径流排入水道. 。太阳能开发商因此类环境违法行为被罚款 乔治亚州, 马萨诸塞州, 阿拉巴马州、爱达荷州和伊利诺伊州.

人们还担心大型太阳能装置会如何影响 动物的运动模式. 。在美国西部，为了给太阳能发电厂腾出空间而清除原生植被可能会威胁到依赖这些植物作为食物和栖息地的濒临灭绝的动物和昆虫。本土植物群落在受到干扰后需要很长时间才能在这些缺水地区重建。

我是 生态学家 以及由以下人员领导的研究小组的成员 艾伦·纳普 在科罗拉多州立大学。我们研究太阳能开发如何影响草原生态系统健康，特别是在头顶安装太阳能电池板后，植物的生长和用水模式以及对光线变化的反应。通过这项工作，我们希望为太阳能带来更可持续的未来。

两种土地用途优于一种土地用途

一种日益增长的替代土地仅用于太阳能发电的方法被称为农业光伏。顾名思义，这一战略将农业和太阳能结合在同一块土地上。农业光伏项目可以在农田、牧场和农业上重要的传粉媒介的栖息地进行。这种太阳能开发的双重用途方法 已风靡全球

这 绝大多数 美国农业光伏项目位于用于放牧牲畜和授粉媒介栖息地的土地上。这些地点是太阳能发电的理想选择，因为与农田不同，它们不需要灌溉或使用大型机械。

然而，这些土地依靠降雨来支持植物生长，而太阳能电池板的存在会影响水到达土壤的方式。大多数农业光伏阵列都使用太阳跟踪程序，通过倾斜面板跟随天空中的太阳来最大限度地提高能源产量。当这种情况发生时，面板会创造出与自然条件截然不同的独特微环境。

例如，在科罗拉多州，大部分降水发生在下午，此时太阳能电池板向西向太阳倾斜。因此，农业光伏发电站的大部分降雨集中在电池板的西边缘，在那里降落到地面。这种重新分配可以使面板边缘的降雨量增加四倍，同时限制其他斑块的降雨量。

另一个因素是太阳能电池板为适应强光条件的草原带来了阴影。由于阵列经过优化可以拦截阳光，因此到达面板下方植物的光线要少得多。

生态光伏背后的生态

到目前为止，我们的工作表明，太阳能电池阵列创造的独特微环境产生类似的效果 植物生长的不同模式. 。这一发现令人鼓舞：这意味着太阳能电池板被动跟踪太阳所产生的环境变化足以使植物做出不同的反应。这些微环境可能支持受益于不同条件的植物群落的镶嵌。

在某些情况下，像这样的混合条件，不同程度的光照和水，可能是一件好事。恢复生态学（恢复受损生态系统的科学）中一个经过充分检验的概念是，更多样化的环境支持更多样化的动植物混合。

在 2023 年的一篇论文中，我们概述了一个概念，要求 太阳能开发的生态知情方法. 。这种方法被称为生态光伏，要求对能源生产和能源生产给予同等的重视。 生态系统服务.

生态光伏方法使土地管理者能够充分利用太阳能。以植根于基本生态概念的方式设计和管理太阳能电池阵列可以在生态系统和太阳能之间产生更多的协同作用。

土地管理者可以使用生态光伏方法，通过设计太阳能电池阵列来增强自然过程，从而改善退化土地。例如，由于太阳能电池板的边缘会重新分配和集中降雨，使其下方的土壤变得更加湿润，因此它们可以帮助这些地方的幼苗生长。

在干旱地区，可以设计阵列来促进这种效果并改善恢复。如果缺水，可以设计阵列来减少暴露的地面数量，从而减少通过蒸发损失到大气中的水量。

以不同的方式利用太阳能

许多因素影响土地管理决策。土地的历史、水源、土壤类型、植被和地形都发挥着重要作用。Ecovoltaics 增加了另一个因素：平衡单位面积的能源生产与特定太阳能电池阵列的生态效应。

太阳能生态光伏方法需要从根本上重新思考太阳能开发决策的制定方式。如今，输电线路的接入限制了许多地区太阳能的部署。如果输电线路和变电站距离太远或规模太小，就不太可能开发太阳能。

新输电项目 缓解这种地理限制可以提供更多选择。由于在选择地点方面具有更大的灵活性，开发商可以远离高度敏感的自然生态系统，并在废弃、缺水或其他退化的土地上安装太阳能电池阵列。生态光伏可能是稳定生产性土地已被占用的社区经济的解决方案 退休以节省资源

太阳能发电规模不断扩大，使其成为清洁能源转型的核心。我和我的同事认为，太阳能的发展应该以反映生态思维的方式进行。我们认为，太阳能生态光伏方法可以产生积极的生态成果，并使太阳能更加可持续。