Солнечная энергия занимает много места. Вот как сделать ее более экологически полезной для земли, на которой она расположена.

Поскольку общество ищет способы сократить выбросы парниковых газов и замедлить изменение климата, крупномасштабная солнечная энергетика играет центральную роль.Климатологи рассматривают его как инструмент, позволяющий наибольший потенциал сокращения выбросов углекислого газа к 2030 году.В США Министерство энергетики прогнозирует, что солнечная энергия будет составляют почти 60% всех новых электрогенерирующих мощностей коммунального масштаба, установленных в 2024 году.

Но идеальные места для развития солнечной энергетики часто совпадают с пахотные земли или луга, используемые для выпаса скота.Обычно крупномасштабные солнечные батареи проектируются для максимального увеличения выработки энергии без особого внимания к экосистемам, в которых они расположены.

Например, планировка земли и удаление растительности могут вызвать эрозию и направить стоки в водные пути.Разработчиков солнечной энергии оштрафовали за подобные экологические нарушения в Грузия, Массачусетс, Алабама, Айдахо и Иллинойс.

Также существуют опасения по поводу того, как большие солнечные установки повлияют на модели движения животных.На западе США удаление местной растительности, чтобы освободить место для солнечных ферм, может поставить под угрозу исчезающих животных и насекомых, которые полагаются на эти растения как на пищу и среду обитания.Местным растительным сообществам требуется много времени, чтобы восстановиться на этих ограниченных водой территориях после того, как они были нарушены.

Я эколог и член исследовательской группы под руководством Алан Кнапп в Университете штата Колорадо.Мы исследуем, как развитие солнечной энергии влияет на здоровье экосистем пастбищ – в частности, как рост растений и модели использования воды, а также реакцию на изменение освещения после установки солнечных панелей над головой.Благодаря этой работе мы надеемся создать более устойчивое будущее солнечной энергии.

Два землепользования лучше, чем один

Растущая альтернатива использованию земли исключительно для производства солнечной энергии называется агривольтаикой.Как следует из названия, эта стратегия сочетает в себе сельское хозяйство и солнечную энергетику на одном участке земли.Агривольтаические проекты могут осуществляться на пахотных землях, пастбищах и в местах обитания важных для сельского хозяйства опылителей.Этот подход двойного назначения к развитию солнечной энергетики стал популярен во всем мире

А подавляющее большинство агровольтаических проектов в США.находятся на землях, используемых для выпаса скота и обитания опылителей.Эти участки идеально подходят для размещения солнечной энергии, поскольку, в отличие от пахотных земель, они не требуют орошения или использования крупной техники.

Однако на этих землях дожди поддерживают рост растений, а наличие солнечных батарей влияет на то, как вода достигает почвы.Большинство агроэлектрических батарей используют программы слежения за солнцем, которые максимизируют выработку энергии за счет наклона панелей, следуя за солнцем по небу.При этом панели создают особую микросреду, сильно отличающуюся от природных условий.

Например, в Колорадо большая часть осадков выпадает во второй половине дня, когда солнечные панели наклонены на запад к солнцу.В результате большая часть осадков на агроэлектрических объектах концентрируется на западных краях панелей, где они выпадают на землю.Такое перераспределение может увеличить количество осадков на краях панелей почти в четыре раза, одновременно ограничивая количество осадков на других участках.

Еще одним фактором является то, что солнечные панели создают тень на лугах, адаптированных к условиям высокой освещенности.Поскольку массивы оптимизированы для улавливания солнечного света, гораздо меньше света достигает растений под панелями.

Экология эковольтаики

На данный момент наша работа показывает, что различные микросреды, создаваемые солнечными батареями, производят одинаковое количество энергии. разнообразные модели роста растений.Этот вывод обнадеживает:Это означает, что изменений окружающей среды, создаваемых солнечными панелями, пассивно отслеживающими солнце, достаточно, чтобы заставить растения реагировать по-другому.Эта микросреда потенциально может поддерживать мозаику растительных сообществ, которым выгодны различные условия.

В некоторых случаях подобные смешанные условия с разным уровнем света и воды могут оказаться полезными.Хорошо проверенная концепция восстановительной экологии – науки о восстановлении поврежденных экосистем – заключается в том, что более разнообразная среда поддерживает более разнообразные сочетания растений и животных.

В статье 2023 года мы изложили концепцию, которая призывает к экологически обоснованный подход к развитию солнечной энергии.Этот подход, называемый эковольтаикой, требует уделять равный приоритет производству энергии и экосистемные услуги.

Эковольтаический подход позволяет землепользователям использовать солнечную энергию в своих интересах.Проектирование и управление солнечными батареями способами, основанными на фундаментальных экологических концепциях, может обеспечить большую синергию между экосистемами и солнечной энергией.

Землепользователи могли бы использовать эковольтаические подходы для улучшения деградированных земель путем разработки солнечных батарей для усиления естественных процессов.Например, поскольку края солнечных панелей перераспределяют и концентрируют осадки, делая почву под ними более влажной, они могут способствовать приживлению рассады в этих местах.

В засушливых регионах можно было бы спроектировать массивы для усиления этого эффекта и улучшения восстановления.Если воды не хватает, можно спроектировать массивы так, чтобы уменьшить количество обнаженной земли, что, в свою очередь, уменьшит количество воды, теряемой в атмосферу за счет испарения.

Использование солнечной энергии по-другому

Многие факторы влияют на решения по землеустройству.История земли, доступ к воде, типы почв, растительность и топография — все это играет роль.Эковольтаика добавляет еще один фактор:балансирование производства энергии на единицу площади с экологическим воздействием конкретной солнечной батареи.

Эковольтаический подход к солнечной энергетике требует фундаментального переосмысления того, как принимаются решения о развитии солнечной энергетики.Сегодня доступ к линиям электропередачи ограничивает возможности использования солнечной энергии во многих областях.Если линии электропередачи и подстанции расположены слишком далеко или имеют недостаточные размеры, развитие солнечной энергетики вряд ли возможно.

Новые проекты передачи ослабление этого географического ограничения может предоставить больше возможностей.Имея большую гибкость в выборе мест, девелоперы смогут отказаться от высокочувствительных природных экосистем и вместо этого установить солнечные батареи на заброшенных, ограниченных водой или иным образом деградированных землях.Эковольтаика может стать решением для стабилизации экономики сообществ, где плодородные земли ушел на пенсию ради экономии ресурсов

Солнечная энергия расширяется до уровня, который делает ее центральной частью перехода к экологически чистой энергетике.Мои коллеги и я считаем, что развитие солнечной энергетики должно осуществляться с учетом экологического мышления.По нашему мнению, эковольтаический подход к солнечной энергии может дать положительные экологические результаты и сделать солнечную энергию еще более устойчивой.