Güneş Enerjisi Çiftlikleri Kurak Bölgelerde Yerel İklimi ve Bitki Örtüsünü Nasıl Şekillendiriyor?

Çin Bilimler Akademisi'nden (CAS) araştırmacılar, kurak bölgelerde fotovoltaik bitki kaynaklı serin ada etkisini (CIE) araştırdılar ve etkisinin yönü ve büyüklüğünün coğrafi bağlam ve mevsimsel faktörler tarafından belirlendiği, çevredeki bitki örtüsünü önemli ölçüde etkilediğini buldular.

CIE, yüzey özellikleri ve enerji dengesindeki farklılıklar nedeniyle belirli bir alanın çevresinden daha soğuk olduğu bir durumu ifade eder. PV santrallerinde bu durum, panel gölgelemesi, zemin seviyesindeki- güneş enerjisi emiliminin azalması, güneş ışığının elektriğe dönüştürülmesi ve gelişmiş konvektif ısı dağılımı nedeniyle meydana gelebilir.

Grup, "Landsat-8 arazi yüzey sıcaklığı, çekirdek normalleştirilmiş fark bitki örtüsü indeksi, tampon analizi ve kısmi en küçük kareler yapısal denklem modellemesini (PLS-SEM) kullanarak Çin'in kurak bölgelerindeki sekiz PV tesisini analiz ettik" dedi. "Bu çalışma için Çin'in kurak bölgelerinde, özellikle Sincan, İç Moğolistan, Gansu ve Qinghai'de bulunan sekiz PV enerji santrali seçildi."

Bilim adamları, Landsat 8 tarafından yakalanan mevsimsel görüntülerden elde edilen 2022 yılına ait arazi yüzeyi sıcaklığı (LST) verilerini kullandı. Bu LST veri kümeleri, fotovoltaik (PV) santral kaynaklı soğuk ada etkisini iki temel ölçüm aracılığıyla ölçmek için kullanıldı: PV tesisi alanı ile çevresi arasındaki sıcaklık farkı olarak tanımlanan soğutma yoğunluğu (XD) ve soğutma etkisinin kurulumdan dışarıya ne kadar uzandığını tanımlayan soğutma mesafesi (Dist).

Ek olarak, hem soğutulmuş bölge içindeki hem de onun etkisi dışındaki bitişik alanlardaki bitki örtüsü tepkilerini değerlendirmek amacıyla bitki örtüsü indekslerini, özellikle de çekirdek{0}}normalize edilmiş fark bitki örtüsü indeksini (kNDVI) hesaplamak için aynı uzaktan algılama verileri kullanıldı. Bu, araştırmacıların yalnızca soğutma etkisinin mekansal kapsamını değil aynı zamanda farklı bölgelerdeki bitki büyüme dinamikleri üzerindeki ekolojik etkisini de değerlendirmesine olanak sağladı.

Sonuçlar, soğutma yoğunluğunun (XD) Wuzhong Şehrinde (WZ) yaz aylarında en yüksek 3,1 C değerine ulaştığını, en düşük değerin ise 0,02 C ile sonbaharda Gansu Eyaleti, Minqin İlçesi, Hongshagang Kasabasında (HSG) gözlemlendiğini gösterdi. Ayrıca, ilkbaharda Urad Banner (WLTQ), sonbaharda Huanghuatan Kasabası (HHT) ve kışın Hami (HM) dahil olmak üzere çeşitli bölgelerde belirli mevsimlerde serin ada etkisi (CIE) mevcut değildi.

Üstelik sonuçlar, yazın genel olarak Dalad Banner'da (DLT) 2,1 C ve Wuzhong City'de 3,1 C'lik zirve de dahil olmak üzere yüksek XD değerleri sergilediğini gösterdi. Buna karşılık, kış koşulları daha büyük mekansal değişkenlik gösterdi: Gonghe İlçesi (GH) 2,6 C'lik nispeten yüksek bir XD kaydederken, Huanghuatan Kasabası ve Dalad Banner sırasıyla 0,31 C ve 0,9 C ile oldukça düşük kaldı.

Sekiz çalışma lokasyonunun tamamında, soğutma mesafesinin 120 m ile 540 m arasında önemli ölçüde değiştiği, bu da serin ada etkisinin mekansal boyutunda sahaya özgü büyük farklılıkların altını çizerek bulunmuştur.

Kısmi en küçük kareler yapısal eşitlik modellemesi (PLS-SEM) ayrıca morfolojik karmaşıklığın soğutma etkisinin baskın etkeni olduğunu, daha büyük fotovoltaik tesis boyutunun ise güçlü bir baskılayıcı etki uyguladığını ortaya çıkardı. İklim koşullarının da az da olsa olumlu katkı sağladığı görüldü. Toplu olarak bu faktörler, soğutma yoğunluğu ve kapsamında gözlemlenen varyasyonun yaklaşık %63'ünü açıkladı.

Analiz ayrıca bitki örtüsü tepkilerinin, hem yerel iklim koşullarına hem de soğutma etkisinin gücüne bağlı olarak alanlar ve mevsimler arasında oldukça heterojen olduğunu ileri sürdü.

Akademisyenler, "Coğrafi olarak farklılaştırılmış bir 'PV CIE – bitki örtüsü tepkisi' çerçevesi önerdik. Orta-ölçekli, üstün şekil karmaşıklığına sahip merkezi olmayan bitkiler, nispeten kuru ve sıcak bölgelerde tercih edilir," sonucuna vardılar. "Ancak soğuk, yüksek- rakımlı bölgelerde eğimi ayarlamak ve panel yoğunluğunu azaltmak bitki örtüsü risklerini azaltabilir."

Bulguları, Ekolojik Göstergeler dergisinde yayınlanan "Fotovoltaik enerji santralinin neden olduğu serin ada etkisinin ve kurak bölgelerde bitki örtüsü tepkisinin ölçülmesi" başlıklı makalede yer aldı. Çin Bilimler Akademisi, Çin Huadian Gansu Enerji Şirketi, PowerChina Beijing Engineering Corporation ve Birleşik Krallık Reading Üniversitesi'nden araştırmacılar araştırmaya katkıda bulundu.