Com les granges solars configuren el clima i la vegetació locals a les regions àrides

Investigadors de l'Acadèmia Xinesa de Ciències (CAS) han investigat l'efecte illa freda (CIE) induït per la planta fotovoltaica a les regions àrides i han trobat que influeix significativament en la vegetació circumdant, amb la direcció i la magnitud del seu impacte regida pel context geogràfic i els factors estacionals.

CIE es refereix a una condició en què una àrea específica és més fresca que el seu entorn a causa de diferències en les propietats de la superfície i el balanç energètic. A les plantes fotovoltaiques, això es pot produir a causa de l'ombra dels panells, la reducció de l'absorció solar-a nivell del sòl, la conversió de la llum solar en electricitat i la millora de la dissipació de calor per convecció.

"Hem analitzat vuit plantes fotovoltaiques a les regions àrides de la Xina mitjançant la temperatura de la superfície terrestre Landsat-8, l'índex de vegetació de diferència normalitzada del nucli, l'anàlisi d'amortidors i el modelatge d'equacions estructurals de mínims quadrats parcials (PLS-SEM)", va explicar el grup. "Es van seleccionar vuit centrals fotovoltaiques per a aquest estudi, que es troben a les regions àrides de la Xina, concretament a Xinjiang, Mongòlia Interior, Gansu i Qinghai".

Els científics van utilitzar dades de temperatura de la superfície terrestre (LST) del 2022, derivades d'imatges estacionals capturades pel Landsat 8. Aquests conjunts de dades LST es van utilitzar per quantificar l'efecte d'illa freda induït per la planta fotovoltaica (PV) a través de dues mètriques clau: intensitat de refrigeració (XD), definida com la diferència de temperatura entre l'àrea de la planta fotovoltaica i la seva distància de refredament, que descriu la distància de refredament que l'envolta des de la instal·lació.

A més, es van utilitzar les mateixes dades de teledetecció per calcular els índexs de vegetació, especialment l'índex de vegetació de diferència normalitzada del nucli -(kNDVI), per avaluar les respostes de la vegetació tant a la zona refredada com a les zones adjacents fora de la seva influència. Això va permetre als investigadors avaluar no només l'extensió espacial de l'efecte de refredament, sinó també el seu impacte ecològic en la dinàmica de creixement de les plantes a diferents zones.

Els resultats van mostrar que la intensitat de refredament (XD) va assolir el seu valor més alt de 3,1 °C a l'estiu a la ciutat de Wuzhong (WZ), mentre que el valor més baix de 0,02 °C es va observar a la tardor a la ciutat de Hongshagang, comtat de Minqin, província de Gansu (HSG). A més, l'efecte illa fresca (CIE) no estava present en determinades estacions en diversos llocs, com ara Urad Banner (WLTQ) a la primavera, Huanghuatan Town (HHT) a la tardor i Hami (HM) a l'hivern.

A més, els resultats van indicar que l'estiu en general mostrava valors XD elevats, inclosos 2,1 C a Dalad Banner (DLT) i un pic de 3,1 C a la ciutat de Wuzhong. En canvi, les condicions hivernals van mostrar una major variabilitat espacial: el comtat de Gonghe (GH) va registrar una XD relativament alta de 2,6 °C, mentre que la ciutat de Huanghuatan i Dalad Banner es van mantenir considerablement més baixes, a 0,31 °C i 0,9 °C, respectivament.

En els vuit llocs d'estudi, es va trobar que la distància de refrigeració variava substancialment, que oscil·lava entre 120 m i 540 m, cosa que posa de manifest les grans diferències específiques del lloc-en l'extensió espacial de l'efecte illa fresca.

El modelatge d'equacions estructurals de mínims quadrats parcials (PLS-SEM) va revelar a més que la complexitat morfològica és el motor dominant de l'efecte de refrigeració, mentre que la mida més gran de la planta fotovoltaica exerceix una forta influència suprimidora. També es va trobar que les condicions climàtiques van contribuir positivament, encara que en menor mesura. En conjunt, aquests factors van explicar aproximadament el 63% de la variació observada en la intensitat i l'extensió del refredament.

L'anàlisi també va suggerir que les respostes de la vegetació són molt heterogènies entre llocs i estacions, depenent tant de les condicions climàtiques locals com de la força de l'efecte de refredament.

"Vam proposar un marc de 'PV CIE-resposta a la vegetació' geogràficament diferenciat. Les plantes descentralitzades a -escala mitjana amb una complexitat de forma superior són preferibles en regions relativament seques i càlides", van concloure els acadèmics. "No obstant això, a les zones fredes i d'alta-altitud, ajustar la inclinació i reduir la densitat del panell pot mitigar els riscos de la vegetació".

Les seves troballes van aparèixer a "Quantificació de l'efecte d'illa freda induïda per la central fotovoltaica i la resposta de la vegetació a les regions àrides", publicat a Ecological Indicators. Investigadors de l'Acadèmia Xinesa de Ciències, Huadian Gansu Energy Corporation de la Xina, PowerChina Beijing Engineering Corporation i la Universitat de Reading del Regne Unit han contribuït a l'estudi.