Plávajúca fotovoltika je in. Skúmali jej dopady na ekosystémy

Plávajúce solárne panely sa javia ako sľubné riešenie v oblasti výroby čistej energie, ktoré môže prinášať mnoho výhod. Z novej štúdie, ktorá bola uverejnená v odbornom časopise Limnologica, však vyplýva, že environmentálne dopady fotovoltických článkov inštalovaných na vode sú rôznorodé a od priehrady k priehrade sa líšia.

Výskumníci z Oregon State University a Geologického ústavu Spojených štátov modelovali vplyv plávajúcich solárnych systémov na jedenásť vodných nádrží v šiestich štátoch USA.

Ich simulácie ukázali, že solárne systémy ochladzujú povrchovú vodu, menia teplotu vody v rôznych hĺbkach a môžu sa spájať s nárastom variability biotopov a zlepšením podmienok pre vodné živočíšne druhy.

V článku sa dočítate:

• aké sú výhody solárnych inštalácií na vodných plochách,
• aké sú ich potenciálne negatívne vplyvy,
• aké faktory je nutné zohľadniť pri vyhodnocovaní dopadov na vodné nádrže.

Koľko výhod, toľko otáznikov

Plávajúce fotovoltické systémy v celosvetovom meradle naberajú na popularite ako riešenie s veľkým potenciálom pre veľkokapacitnú výrobu energie z obnoviteľných zdrojov, pri ktorej sa zároveň šetrí poľnohospodárska pôda.

Technológia ponúka viaceré výhody, napríklad chladiaci účinok vody, ktorá môže zvýšiť účinnosť panelov o 5 až 15 %. Okrem toho môžu byť systémy integrované do už existujúcej vodohospodárskej aj energetickej – prenosovej infraštruktúry.

Tým, že panely pokryjú vodnú plochu, tiež znižujú odparovanie, čo môže byť veľmi prínosné pre oblasti s teplejšími a suchšími klimatickými podmienkami. Špecificky výhodná môže byť technológia aj pre priehrady, kde môže zamedzením odparovania pomôcť udržiavať stabilnú výšku hladiny vody.

V súvislosti s rozširovaním plávajúcich solárnych inštalácií však popri ich výhodách skloňujú tiež otázky o potenciálnych negatívnych vplyvoch na vodné ekosystémy. 

Kritické hlasy poukazujú na nejasné vedľajšie účinky, ktorým doposiaľ nebola venovaná dostatočná vedecká pozornosť napriek tomu, že fotovoltické systémy preukázateľne menia kľúčové fyzikálne faktory, ktoré vplývajú na vodné telesá, napríklad slnečné žiarenie alebo premiešavanie vody pôsobením vetra.  

Skúmali päť faktorov

Väčšina znalostí o vplyvoch plávajúcej fotovoltiky na prírodu pochádza z nepriamych empirických pozorovaní a jednorozmerných mechanistických modelov, ktoré sa spravidla zakladajú na porovnávaní podmienok prostredia priamo pod fotovoltickými inštaláciami s podmienkami priľahlých oblastí nepokrytých panelmi, čo však často nevystihuje širšie dopady na úrovni celej nádrže.

Americkí vedci sa preto rozhodli vyvinúť doplnkovú metódu, ktorá simuluje fyzikálne, chemické a biologické procesy, od ktorých závisí dynamika celej nádrže, a pomocou pokročilých modelovacích techník posúdiť vplyvy plávajúcich solárnych panelov na vodné nádrže ako celky.

Predmetom výskumu bolo jedenásť vodných nádrží v Oregone, Ohiu, Washingtone, Idahu, Tennesse a Arkansase, ktoré odborníci analyzovali v rôznych ročných obdobiach, pričom sa sústredili na päť faktorov: teplotu vody na hladine a pri odtekaní, hĺbku, v ktorej dochádza k náhlej prudkej zmene teploty, stabilitu vodného stĺpca, koncentráciu rozpusteného kyslíka a potenciálnu dostupnosť biotopu pre ryby žijúce v teplých a studených vodách.

Tieto faktory následne analyzovali pre obdobie zimy (január až február) a leta (júl až august). Celkovo tak išlo o prvú štúdiu v oblasti plávajúcich solárnych panelov, ktorá bola zameraná na viacero vodných nádrží naraz a zároveň systematicky zhodnocovala ich dopady naprieč rôznymi klimatickými pásmami a typmi krajiny.

Našli pozitíva aj negatíva

Na základe zozbieraných údajov o priehradách vedci vyhodnotili, že čím väčšie bolo pokrytie solárnymi panelmi, tým viac sa ochladila hladina vodnej plochy. Okrem toho fotovoltika viditeľne menila vzorce tepelného rozvrstvenia vody.

Jedným z hlavných záverov výskumu bolo zistenie, že zmeny teploty a dynamiky kyslíka v dôsledku inštalácie solárnych panelov môžu ovplyvniť dostupnosť biotopov pre druhy rýb žijúcich v teplej aj studenej vode.

Napríklad chladnejšie teploty vody v lete sú vo všeobecnosti prospešné pre druhy žijúce v studenej vode a tento účinok je najvýraznejší, keď pokrytie vodnej plochy solárnymi panelmi presahuje 50 %.

Vedci však zároveň pozorovali, že rozsah zdokumentovaných zmien a environmentálnych dopadov sa naprieč jednotlivými priehradami líšil, z čoho vyplýva, že pre hodnoverné hodnotenie vplyvov plávajúcich panelov na životné prostredie je nevyhnutné zohľadniť lokálny kontext.

To platí predovšetkým v prípade rozsiahlych fotovoltických inštalácií na vodných plochách, ktoré na jednej strane skrývajú veľký potenciál pre spomalenie globálneho otepľovania, no zároveň môžu mať nežiaduce dopady napríklad na živočíchy citlivé na teplotu vody a ich prevádzka tak môže nedopatrením ohrozovať lokálnu biodiverzitu.

Hlavný autor štúdie Evan Bredeweg uvádza, že zavedenie solárnych panelov sa na jednotlivých vodných nádržiach prejavuje odlišne na základe rôznych faktorov, od hĺbky, cez dynamiku prúdenia vody až po druhovú skladbu rýb, ktoré v nádržiach žijú, a teda sa pre fotovoltiku na vodných plochách nedá vyvodiť jeden univerzálne platný vzorec.

Odporúčajú ďalší výskum

Autori štúdie záverom skonštatovali, že je potrebné pokračovať vo výskume a dlhodobom monitorovaní priehrad so solárnymi inštaláciami s cieľom definitívne potvrdiť, že plávajúce fotovoltické systémy skutočne prispievajú k dosiahnutiu cieľov v oblasti čistej energie bez toho, že by zároveň ohrozovali vodné ekosystémy.

Dôležité to je predovšetkým v kontexte historických súvislostí, ktoré ukázali, že rozsiahle zásahy do sladkovodných ekosystémov, napríklad v podobe vodných elektrární, môžu mať pre prírodu nepredvídateľné a trvalé dôsledky.

Na celom svete sa podľa vedcov nachádza dohromady 67 000 vodných útvarov, ktoré sú vhodné na fotovoltické inštalácie s pokrytím 10 % ich povrchu. Využitím tejto kapacity by sa ročne dalo vyrobiť viac ako 1 300 TWh elektrickej energie.

Trh s plávajúcimi solárnymi panelmi je etablovaný a vykazuje konštantný rast, v súčasnosti predovšetkým v Ázii.

„Porozumenie environmentálnym rizikám a variabilite ekologických reakcií na zavádzanie plávajúcej fotovoltiky je kľúčové pre informovanie regulačných orgánov a usmerňovanie udržateľného rozvoja energetiky,“ uzatvára Evan Bredeweg.

Zdroj: www.energie-portal.sk