Logotyp

Analiza wpływu montażu modułów PV na gruncie na aspekty środowiskowe i glebowe

data publikacji: 06 grudnia 2022

Ocena

0
(0)

W artykule przedstawiono zagadnienie wpływu montaży farm PV na aspekty środowiskowe. Analiza wynika z konieczności oceny wpływu zagęszczania montaży modułów PV na aspekty środowiskowe. 

Autor: Rafał Piechocki

Wprowadzenie

Farmy PV są słusznie reklamowane jako zielona i przyjazna dla środowiska alternatywa dla energetyki węglowej i jądrowej jednak nadal mogą powodować problemy dla lokalnego środowiska w postaci poważnej erozji gleby podczas spływania wody z modułów PV. Drugim bardzo ważnym aspektem analizy efektów wpływu modułów gęsto ułożonych modułów na farmie PV są kwestie blokowania dostępu naturalnego światła i wody deszczowej do gruntu pod modułami. Szczególnie to zagadnienie będzie istotne w układzie modułów PV zorientowanych w układzie wschód-zachód [4][5]. 

Czynniki szkodliwe ze strony farm PV

Trend zagęszczania rozmieszczenia modułów PV w celu „upakowania ciaśniej” modułów PV jest zrozumiały, ponieważ powierzchnie gruntów stają się coraz droższe. Tak budowane systemy PV tworzą ostatecznie konstrukcje przypominające dach, które blokują dostęp naturalnego światła i wody deszczowej do gruntu pod spodem. Wskaźnik pokrycia gruntu dla takich farm PV wynosi niekiedy ponad 90%. Należy sobie zdawać sprawę, że przywrócenie jakości gleby, która istniała przed wybudowaniem farmy PV, zajmie wtedy dużo czasu i nakładów agrarnych [4][5]. 

Wiele firm podejmuje już w Europie próby analizy tego zjawiska i oceny jego wpływu długookresowego na glebę zakładając 20-30 letnią eksploatację systemu PV. Przykładem może być firma Cleve Hill Solar Park Ltd., która uzyskała szczegółowe oceny oddziaływania na środowisko, analizujące poziom światła i wody, zawartość gleby i inne [4].

W czasie wieloletniej eksploatacji instalacji farmy PV mogą zajść negatywne procesy hydrologiczne i ekologiczne gleby. Ich odwrócenie może bardzo dużo kosztować, albo nie będzie można w praktyce zrealizować ich rewitalizacji środowiskowej. Oczywiście na obecnym etapie są to tylko badanie wstępne i weryfikujące. Zdiagnozowano już np. wpływ funkcjonowania modułów PV na farmach PV na przestrzenną niejednorodność wilgotności gleby na farmie PV oraz zakłócenia składu chemicznego wierzchniej warstwy gleby podczas budowy (efekt usunięcia roślinności i wyrównania gleby) czy ogólną zmianę mikroklimatu na znacznych obszarach [8]. 

Rys. 1. Przykładysystemów PV i gruntów pod modułami z ograniczonym dostępem światła słonecznego [4]

W nowym oczekiwanym podejściu do projektowania farm PV w tym zorientowanych na wschód i zachód wprowadza się innowacyjne wytyczne, które mogą zapobiegać degradacji gleby i oferować taką samą wydajność jak elektrownie fotowoltaiczne zorientowane na południe. Alternatywą wskazywaną dla układów wschód-zachód mogą być np. układy pionowe z modułami dwustronnymi ustawione na odpowiedniej wysokości lub układy wschód-zachód z modułami dwustronnymi o zwiększonym wskaźniku przepuszczalności promieniowania słonecznego  [5].

Analizując wzrost ilości wielkopowierzchniowych farm PV zagadnieniem niewątpliwe koniecznym jest, aby deweloperzy brali pod uwagę wpływ tak zwanego niekontrolowanego rozwoju energetycznego systemów PV na środowisko i użytkowanie gruntów. Chodzi o tzw. zwiększający się ślad użytkowania gruntów związany z rozwojem energetyki fotowoltaicznej. W niedawnym badaniu opublikowanym w Environmental Science & Technology zbadano wykorzystanie niekonwencjonalnych rodzajów pokrycia terenu do lokalizacji słonecznych. Naukowcy – pochodzący z UC Berkeley, UC Davis i Lawrence Berkeley National Laboratory – zidentyfikowali kilka typów gruntów, które mają potencjał do tworzenia synergii między rozwojem energii z farm PV, a ochroną ekosystemów. Za najbardziej atrakcyjne w tym zakresie uznano tereny poprzemysłowe, grunty zanieczyszczone oraz powierzchnie wody. Inwestycje nawet na niskich klasach gruntów rolnych przy nieprawidłowym projektowaniu instalacji PV mogą oznaczać problemy środowiskowe w tym zagrożenie erozyjne dla gleb [6].       

Rys. 2. Wyniki analiz wartości zmiany natężenia promieniowania słonecznego gleby pod modułami dla różnych systemów montażowych: „TNO variant 2” jako zoptymalizowany układ z modułami półprzezroczystymi [15]

Rys. 3. Przykłady negatywnych efektów oddziaływania wielkopowierzchniowych farm PV: a) erozja gleby spowodowana przepływem wody deszczowej z paneli PV, b) zmiany powierzchni składu warstwy wierzchniej gruntu podczas budowy farmy PV [5][6][7]

Operatorzy dużych instalacji farm PV na ogół chcą obniżyć koszty budowy i konserwacji, dlatego większość instalacji PV zastępuje istniejące pokrycie terenu ubitą ziemią, żwirem lub skoszoną trawą, co może negatywnie wpływać na lokalną różnorodność biologicznej (rysunek 3).

Sporo publikacji i źródeł wskazuje, że na obszarach takich jak południowo-zachodnia część Stanów Zjednoczonych, gdzie lokalizowane są bardzo duże instalacje PV, obserwuje się zwiększoną śmiertelność ptaków . Naukowcy nie są do końca pewni, dlaczego tak jest, ale jedną z dominujących koncepcji, znaną jako hipoteza „efektu jeziora”, jest to, że migrujące ptactwo wodne przedzierające się przez suchy krajobraz myli instalacje ze zbiornikami wodnymi i rozbija się o nie [12].

Rys. 4. Przykład farmy PV o dużej powierzchni – Desert Sunlight Solar Farm to 550-megawatowa elektrownia słoneczna na pustyni Mojave [16]

W szczególności duże instalacje słoneczne mogą również fragmentować ważne siedliska dzikich zwierząt lub korytarze migracyjne poprzez ogrodzenia i zmiany krajobrazu, a także mogą ograniczać przepływ genów zarówno dla populacji zwierząt, jak i roślin [15][16].

Same farmy PV zmieniają również mikroklimat w zakresie temp. Naukowcy zajmujący się środowiskiem z Uniwersytetu Lancaster i Centrum Ekologii i Hydrologii przez rok monitorowali duży park fotowoltaiczny w pobliżu Swindon. Ich badanie wykazało, że parki słoneczne zmieniły lokalny klimat, mierząc chłodzenie nawet o 5 stopni Celsjusza pod panelami latem. Efekty były jednak zróżnicowane w zależności od pory roku i pory dnia [17][18].

Metody ograniczania negatywnego wpływu systemów PV na środowisko

Inwestorzy w instalacje PV mają już niezbędne narzędzia i technologie agrarne aby do minimum ograniczyć negatywny wpływ oddziaływania wielkoformatowych instalacji PV na mikroklimat i glebę przez stosowanie wysiewów traw odpornych na erozję wodną czy też wysiew roślin kwitnących zintegrowanych z funkcjonującymi obok pasiekami [10][11][12].

Rys. 5. Przykłady pozytywnych efektów oddziaływania wielkopowierzchniowych farm PV: a) zasiewanie obszarów gruntów na farmach PV rzadkimi roślinami lub kwiatami, b) Ustawieniu uli pszczelich wokół farm zasiewanych kwiatami [10][11][12]
Rys. 6. Przykłady pozytywnych efektów oddziaływania wielkopowierzchniowych farm PV:  integracja hodowli zwierząt i farm PV [10][11][12]

Podsumowanie

Szereg analizowanych w przeprowadzonym przeglądzie dostępnej literatury czynników miało charakter negatywny. Wskazano jednak też, że przy odpowiednio zaplanowanym procesie projektowania farm PV z uwzględnieniem czynników ograniczających negatywny wpływ na glebę można uzyskać wręcz pozytywny ślad użytkowania gruntów rolnych związany z rozwojem energetyki fotowoltaicznej np. w zależności od rodzaju gruntu wykorzystywanego pod inwestycję [6][7][8].

Artykuł powstał dzięki wsparciu firmy HUAWEI w ramach I edycji Programu Grantowego SOFIA.


Wykorzystane źródła

Komentarze

Zaloguj się, aby móc komentować

Brak komentarzy

Dodaj ocenę

Średnia ocena: 0 / 5. Ilość głosów: 0

No votes so far! Be the first to rate this post.

Podobne artykuły