Kako sončne elektrarne oblikujejo lokalno podnebje in vegetacijo v sušnih regijah

Raziskovalci s Kitajske akademije znanosti (CAS) so raziskali učinek hladnega otoka (CIE), ki ga povzročajo fotonapetostne rastline, v sušnih regijah in ugotovili, da pomembno vpliva na okoliško vegetacijo, pri čemer sta smer in obseg njegovega vpliva odvisna od geografskega konteksta in sezonskih dejavnikov.

CIE se nanaša na stanje, v katerem je določeno območje hladnejše od okolice zaradi razlik v površinskih lastnostih in energetski bilanci. V fotovoltaičnih napravah se to lahko zgodi zaradi senčenja plošč, zmanjšane-absorpcije sonca pri tleh, pretvorbe sončne svetlobe v električno energijo in povečanega konvektivnega odvajanja toplote.

»Analizirali smo osem fotonapetostnih elektrarn v sušnih regijah Kitajske z uporabo Landsat-8 površinske temperature zemlje, normaliziranega vegetacijskega indeksa razlike v jedru, analize pufra in delnega modeliranja strukturne enačbe najmanjših kvadratov (PLS-SEM),« je pojasnila skupina. "Za to študijo je bilo izbranih osem PV elektrarn, ki se nahajajo v sušnih regijah Kitajske, natančneje v Xinjiangu, Notranji Mongoliji, Gansu in Qinghai."

Znanstveniki so uporabili podatke o temperaturi zemeljske površine (LST) iz leta 2022, ki izhajajo iz sezonskih posnetkov, ki jih je posnel Landsat 8. Ti nabori podatkov LST so bili uporabljeni za količinsko opredelitev učinka hladnega otoka, ki ga povzročajo fotonapetostne (PV) rastline, prek dveh ključnih metrik: intenzivnosti hlajenja (XD), opredeljene kot temperaturna razlika med območjem fotonapetostne elektrarne in okolico, ter razdalje hlajenja (Dist), ki opisuje, kako daleč je hlajenje vpliv sega navzven od namestitve.

Poleg tega so bili isti podatki daljinskega zaznavanja uporabljeni za izračun vegetacijskih indeksov, zlasti kernel{0}}normaliziranega vegetacijskega indeksa (kNDVI), za oceno odzivov vegetacije znotraj ohlajenega območja in na sosednjih območjih zunaj njegovega vpliva. To je raziskovalcem omogočilo, da ocenijo ne le prostorski obseg hladilnega učinka, temveč tudi njegov ekološki vpliv na dinamiko rasti rastlin v različnih območjih.

Rezultati so pokazali, da je intenzivnost hlajenja (XD) dosegla najvišjo vrednost 3,1 C poleti v mestu Wuzhong (WZ), medtem ko je bila najnižja vrednost 0,02 C opažena jeseni v mestu Hongshagang, okrožje Minqin, provinca Gansu (HSG). Poleg tega učinek hladnega otoka (CIE) ni bil prisoten v določenih sezonah na več lokacijah, vključno z Urad Banner (WLTQ) spomladi, mestom Huanghuatan (HHT) jeseni in Hami (HM) pozimi.

Poleg tega so rezultati pokazali, da so poleti na splošno pokazale povišane vrednosti XD, vključno z 2,1 C v Dalad Bannerju (DLT) in najvišjo vrednostjo 3,1 C v mestu Wuzhong. Nasprotno pa so zimske razmere pokazale večjo prostorsko spremenljivost: okrožje Gonghe (GH) je zabeležilo relativno visoko XD 2,6 C, medtem ko sta Huanghuatan Town in Dalad Banner ostala precej nižja, pri 0,31 C oziroma 0,9 C.

Na vseh osmih študijskih lokacijah je bilo ugotovljeno, da se hladilna razdalja močno razlikuje in se giblje od 120 m do 540 m, kar poudarja velike-posebne razlike v prostorskem obsegu učinka hladnega otoka.

Modeliranje delnih strukturnih enačb najmanjših kvadratov (PLS-SEM) je nadalje razkrilo, da je morfološka kompleksnost prevladujoče gonilo učinka hlajenja, medtem ko ima večja velikost fotonapetostne elektrarne močan zaviralni vpliv. Ugotovljeno je bilo tudi, da so podnebne razmere pozitivno prispevale, čeprav v manjši meri. Skupaj so ti dejavniki pojasnili približno 63 % opaženih variacij v intenzivnosti in obsegu ohlajanja.

Analiza je poleg tega pokazala, da so odzivi vegetacije zelo heterogeni glede na mesta in letne čase, odvisno od lokalnih podnebnih razmer in moči hladilnega učinka.

»Predlagali smo geografsko diferenciran okvir 'PV CIE–vegetacijski odziv'. Srednje-decentralizirane rastline z vrhunsko kompleksno obliko so zaželene v razmeroma suhih in toplih regijah,« so zaključili akademiki. "Vendar pa lahko na hladnih,-visokih območjih prilagajanje nagiba in zmanjšanje gostote plošč ublaži tveganje vegetacije."

Njihove ugotovitve so se pojavile v "Kvantificiranju učinka hladnega otoka, ki ga povzroča fotovoltaična elektrarna, in odziva vegetacije v sušnih regijah", objavljenem v Ecological Indicators. Raziskovalci iz Kitajske akademije znanosti, kitajske Huadian Gansu Energy Corporation, PowerChina Beijing Engineering Corporation in britanske Univerze v Readingu so prispevali k študiji.