Плавучие солнечные фермы могут охладить озера, которым угрожает изменение климата

Согласно отчету Международного энергетического агентства за 2020 год, солнечная энергия является самым дешевым источником электроэнергии в истории. Но есть что-то, что сдерживает эту электростанцию ​​чистой энергии: космос. В отличие от электростанций, работающих на ископаемом топливе, солнечным фермам требуется много места для выработки электроэнергии, необходимой для удовлетворения спроса. Большинство солнечных ферм состоят из наземных панелей, занимающих землю, которая может использоваться для выращивания пищи или обеспечения среды обитания для диких животных.

Фото: https://elektrovesti.net/

Хотя электричество и вода обычно не смешиваются, во всем мире развертывается все большее количество плавучих солнечных ферм. Плавающие солнечные панели на озере или водохранилище могут обернуться ожидаемой аварией, но недавние исследования показали, что эта технология вырабатывает больше электроэнергии по сравнению с солнечными установками на крыше или на земле. Это происходит благодаря охлаждающему эффекту воды под панелями, который может повысить эффективность выработки электроэнергии этими системами на 12,5%.

Озера и водохранилища очень важны для людей и планеты. Эти пресноводные водоемы покрывают менее 1% поверхности Земли, но они питают почти 6% ее биоразнообразия и обеспечивают питьевую воду и орошение сельскохозяйственных культур, что жизненно важно для миллиардов людей. Вызывает тревогу то, что изменение климата привело к повышению температуры поверхности озер во всем мире в среднем на 0,34 °C за десятилетие с 1985 года. Это способствовало токсичному цветению водорослей, снижению уровня воды и предотвращению смешивания воды между отдельными слоями, которые естественным образом образуются в более крупных и глубоких озерах, вызывая голод глубины кислорода.

В стремлении обезуглеродить энергию, чтобы замедлить глобальное потепление, может ли переход на плавучие солнечные фермы просто увеличить нагрузку на драгоценные мировые запасы пресной воды? Примечательно, что в новом исследовании ученые обнаружили, что тщательно спроектированные плавучие солнечные фермы могут фактически снизить угрозы, создаваемые изменением климата для озер и водохранилищ. Для исследований специалисты использовали компьютерную модель, чтобы смоделировать, как плавучие солнечные фермы могут повлиять на температуру воды в озере. Их симуляции основаны на Уиндермире, самом большом озере в Англии и одном из самых хорошо изученных озер в мире.

Плавучие солнечные фермы уменьшают количество ветра и солнечного света, достигающего поверхности озера, изменяя многие процессы, происходящие внутри. Поскольку каждая плавучая солнечная ферма имеет разный дизайн, было проведено моделирование, чтобы увидеть, как изменяется температура в озере, с более чем 10 000 уникальных комбинаций скорости ветра и солнечной радиации. Результаты исследования показывают, что изменения температуры воды, вызванные плавучими солнечными фермами, могут быть такими же значительными, как изменение климата, только в противоположном направлении.

Плавучая солнечная ферма, которая снижает скорость ветра и солнечную радиацию на 10% по всему озеру, может компенсировать десятилетнее потепление из-за изменения климата. Конструкции, которые затеняли озеро больше, чем укрывали его, уменьшая солнечный свет больше, чем ветер, оказывали наибольший охлаждающий эффект. Испарение уменьшилось, и озеро стало чаще перемешиваться, что помогает насыщать кислородом более глубокие воды. Эти эффекты могут различаться в зависимости от глубины, площади поверхности и местоположения озера. Но на экологические процессы в озерах больше всего влияют скорость ветра и солнечный свет, на чем и сосредоточено моделирование.

Фото: https://polemika.com.ua/

Глобальный потенциал

Хотя большинство научных симуляций показало беспроигрышный вариант для озер и плавучих солнечных ферм, некоторые предполагали нежелательные побочные эффекты. В небольшом количестве симуляций было обнаружено, что плавучие солнечные фермы, которые уменьшают скорость ветра на поверхности озера больше, чем уменьшают солнечный свет, могут фактически имитировать или усиливать эффекты изменения климата, увеличивая продолжительность стратификации более глубоких озер. К счастью, тщательный дизайн плавучих солнечных ферм должен снизить эти риски.

Плавающая солнечная энергия выросла более чем в сто раз за последние пять лет, достигнув 2,6 гигаватт установленной мощности в 35 странах. Если бы всего 1% поверхности всех созданных руками человека водоемов (которые легче доступны и обычно менее экологически чувствительны, чем естественные озера) был бы покрыт плавающими солнечными панелями, он мог бы генерировать 400 гигаватт электроэнергии, достаточной для питания 44 миллиардов светодиодных лампочек в год. Это значит, что плавучие солнечные батареи внесут важный вклад в декарбонизацию мировых запасов энергии. Это может иметь дополнительное преимущество в виде компенсации части ущерба, нанесенного озерам из-за повышения температуры.

Тем не менее, моделирование охватило только физические эффекты плавающего солнечного света, в то время как другие вопросы остаются нерешенными. Как плавучие солнечные фермы будут взаимодействовать с другими видами использования озер, такими как спорт или аквакультура? Как бы дикие животные жили в озере? И какие озера лучше всего подходят для размещения плавучей солнечной фермы? Работа по полному осознанию потенциала этой технологии только начинается.