Hogyan alakítják a napelemes farmok a helyi klímát és növényzetet a száraz régiókban

A Kínai Tudományos Akadémia (CAS) kutatói megvizsgálták a fotovoltaikus növények által kiváltott hidegsziget-effektust (CIE) száraz területeken, és azt találták, hogy ez jelentősen befolyásolja a környező növényzetet, és hatásának irányát és nagyságát a földrajzi környezet és a szezonális tényezők határozzák meg.

A CIE olyan állapotra utal, amelyben egy adott terület hűvösebb, mint a környezete a felületi tulajdonságok és az energiaegyensúly eltérései miatt. A fotovoltaikus erőművekben ez a panel árnyékolása, a csökkent talajszintű nap-elnyelés, a napfény elektromos árammá történő átalakulása és a fokozott konvektív hőelvezetés miatt fordulhat elő.

"Nyolc fotovillamos erőművet elemeztünk Kína száraz vidékein a Landsat{1}88 földfelszíni hőmérséklet, a kernel normalizált vegetációs index, a pufferelemzés és a részleges legkisebb négyzetek szerkezeti egyenletmodellezése (PLS-SEM) segítségével" - magyarázta a csoport. "Ebbe a tanulmányba nyolc napelemes erőművet választottak ki, amelyek Kína száraz régióiban találhatók, különösen Hszincsiangban, Belső-Mongóliában, Gansuban és Csinghajban."

A tudósok 2022-ből származó földfelszíni hőmérsékleti (LST) adatokat használtak, amelyek a Landsat 8 által rögzített szezonális felvételekből származnak. Ezeket az LST-adatkészleteket a fotovoltaikus (PV) erőművek által kiváltott hidegsziget-effektus számszerűsítésére használták két kulcsfontosságú mérőszámon keresztül: a hűtési intenzitás (XD), amely a PV üzem területe és a hűtési távolság és a környező környezet közötti hőmérséklet-különbség befolyásaként definiálható, a hűtési távolság meghosszabbítása (D). kifelé a telepítésből.

Ezenkívül ugyanazokat a távérzékelési adatokat használták a vegetációs indexek kiszámításához, különösen a kernel{0}}normalized different vegetation index (kNDVI) kiszámításához, hogy kiértékeljék a vegetáció reakcióit mind a hűtött zónán belül, mind a szomszédos területeken, amelyek nem befolyásolják. Ez lehetővé tette a kutatóknak, hogy ne csak a hűtőhatás térbeli kiterjedését értékeljék, hanem annak ökológiai hatását is a növények növekedési dinamikájára a különböző zónákban.

Az eredmények azt mutatták, hogy a hűtési intenzitás (XD) nyáron érte el legmagasabb, 3,1 C-os értékét Wuzhong Cityben (WZ), míg a legalacsonyabb, 0,02 C-os értéket ősszel Hongshagang Townban, Minqin megyében, Gansu tartományban (HSG) figyelték meg. Ezenkívül a hűvös sziget effektus (CIE) bizonyos évszakokban nem volt jelen számos helyen, így tavasszal Urad Bannerben (WLTQ), ősszel Huanghuatan Townban (HHT), télen pedig Hamiban (HM).

Ezenkívül az eredmények azt mutatták, hogy a nyár általában megemelkedett XD-értékeket mutatott, beleértve a 2,1 C-ot a Dalad Bannernél (DLT), és a 3,1 C-os csúcsot Wuzhong Cityben. Ezzel szemben a téli viszonyok nagyobb térbeli változékonyságot mutattak: Gonghe megye (GH) viszonylag magas, 2,6 C-os XD-t regisztrált, míg a Huanghuatan Town és a Dalad Banner lényegesen alacsonyabb volt, 0,31 C és 0,9 C.

A hűtési távolság mind a nyolc vizsgálati helyszínen jelentősen eltér, 120 és 540 méter között változott, ami rávilágít a nagy helyspecifikus különbségekre a hűvös sziget hatásának térbeli kiterjedésében.

A részleges legkisebb négyzetek szerkezeti egyenletmodellezése (PLS-SEM) azt is feltárta, hogy a morfológiai komplexitás a hűtési hatás domináns mozgatórugója, míg a nagyobb fotovoltaikus erőműméret erős elnyomó hatást fejt ki. Az éghajlati viszonyok is pozitívan járultak hozzá, bár kisebb mértékben. Ezek a tényezők együttesen a hűtés intenzitásában és mértékében megfigyelt eltérések körülbelül 63%-át magyarázták.

Az elemzés emellett azt sugallta, hogy a vegetáció válaszai nagyon heterogének a helyszínek és az évszakok között, a helyi éghajlati viszonyoktól és a hűtőhatás erősségétől függően.

"Földrajzilag differenciált 'PV CIE-vegetation response" keretrendszert javasoltunk. A közepes méretű, decentralizált, rendkívül összetett alakzatú növényeket részesítjük előnyben a viszonylag száraz és meleg területeken" - összegezték az akadémikusok. "Azonban hideg,-magas tengerszint feletti magasságban a dőlésszög beállítása és a panelsűrűség csökkentése csökkentheti a növényzet kockázatát."

Eredményeik az Ecological Indicators című folyóiratban jelentek meg "A fotovoltaikus erőművek által kiváltott hűvös sziget hatásának és a növényzet válaszának kvantitatív meghatározása száraz régiókban" című kiadványban. A kutatásban részt vettek a Kínai Tudományos Akadémia, a kínai Huadian Gansu Energy Corporation, a PowerChina Beijing Engineering Corporation és az Egyesült Királyság Readingi Egyetem kutatói.