Các nhà khoa học ở Anh đã có một cái nhìn sâu hơn về tác động của hệ thống PV nổi trên mặt nước. Họ phát hiện ra rằng tác dụng làm mát của chúng đối với nước làm giảm sự nở hoa của tảo xanh lục độc hại và tăng bốc hơi nước, cả hai đều gây ra bởi sự nóng lên toàn cầu. Tuy nhiên, họ cũng cảnh báo rằng nước lạnh hơn có thể làm giảm thời gian của cái gọi là phân tầng nhiệt. Tỷ lệ thích hợp giữa bề mặt chiếm dụng bởi mảng PV và tổng diện tích mặt nước là chìa khóa để giải quyết vấn đề này.
Ảnh: Giles Exley
Các nhà khoa học từ Đại học Lancaster và Đại học Stirling ở Vương quốc Anh đã tiến hành một loạt các mô phỏng để đánh giá tác động môi trường của các nhà máy PV nổi trên các vùng nước.
Trong bài báo “Quang điện nổi có thể giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu lên nhiệt độ cơ thể nước và sự phân tầng”, được xuất bản trên Solar Energy, các nhà nghiên cứu Anh giải thích rằng phương pháp tiếp cận của họ nhằm đánh giá cả những hậu quả tích cực và tiêu cực đối với môi trường của việc triển khai PV nổi, cũng như xác định bằng chứng khoa học về các tác động của nó.
Các nhà khoa học đã mô phỏng tác động của việc lắp đặt PV nổi tại một hồ thử nghiệm ở Tây Bắc nước Anh, mà họ mô tả là một hồ nước ôn đới, trung dưỡng, sâu và ôn đới điển hình. “Chúng tôi mô phỏng nhiệt độ nước, độ sâu hỗn hợp và thời gian phân tầng để xác định độ nhạy của cấu trúc nhiệt của hồ đối với PV nổi được triển khai ở các quy mô khác nhau,” họ giải thích. “Sau đó, chúng tôi xem xét các hậu quả tiềm ẩn của hệ sinh thái và các tác động đối với việc quản lý hồ trong điều kiện khí hậu thay đổi”.
Mô hình của họ dựa trên mô hình dựa trên quy trình một chiều, được gọi là MyLake v1.2, thường được sử dụng để mô phỏng sự phân bố theo chiều dọc hàng ngày của nhiệt độ cơ thể nước, sự bay hơi và các trường hợp của lớp phủ băng. Mô hình đã được hiệu chuẩn trong khoảng thời gian một năm dựa trên nhiệt độ vùng nước quan sát được.
Làm mát
Các mô phỏng cho thấy mảng nổi có thể có tác dụng làm mát đáng kể đối với nước và hiệu ứng này càng cao khi mảng nổi chiếm một phần lớn diện tích lưu vực nước. “Vì nhiều quá trình trao đổi chất phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ, nên việc triển khai PV nổi ở các giá thể lớn có khả năng thay đổi hoạt động của các hệ sinh thái đậu bằng cách thay đổi hành vi của động vật, động lực của lưới thức ăn, lịch sử sống, tương tác giữa các loài và chu trình cacbon”, nghiên cứu ghi chú. “Nhiệt độ nước giảm cũng có thể gây ra những thách thức trong vận hành, đặc biệt là đối với các mạng lưới bao gồm các đường ống phân phối bằng gang.”
Hơn nữa, các nhà nghiên cứu khẳng định rằng, kết hợp với tốc độ gió giảm do lắp đặt PV, nhiệt độ nước thấp hơn đã tạo điều kiện cho việc hình thành các lớp phủ bề mặt cao. Các nhà nghiên cứu chỉ rõ: “Sự thay đổi theo thời gian đáng kể này trong chế độ phủ băng có thể có ý nghĩa đối với thành phần cộng đồng vi khuẩn lam và hành vi của cá đồng thời tăng cường cung cấp dịch vụ hệ sinh thái văn hóa”.
Hiệu ứng không mong muốn
Nếu hiệu quả làm mát của nhà máy PV trên nước được nhóm ở Anh coi là một yếu tố tích cực, vì nó làm giảm sự nở hoa của tảo xanh lục độc hại và tăng bốc hơi nước, cả hai đều gây ra bởi sự nóng lên toàn cầu, thì họ cũng cảnh báo rằng nước lạnh hơn có thể dẫn đến giảm thời gian của cái gọi là phân tầng nhiệt, mà họ mô tả là sự hình thành các lớp nước riêng biệt ở các nhiệt độ khác nhau. Họ nhấn mạnh: “Điều này có xu hướng xảy ra nhiều hơn vào những tháng mùa hè ấm áp hơn và có thể dẫn đến lớp nước dưới cùng bị khử oxy, làm giảm chất lượng nước - một vấn đề hiển nhiên đối với nguồn cung cấp nước uống.
Đồng tác giả nghiên cứu Giles Exley cho biết: “Ngoài ra còn có những rủi ro thực sự về các tác động bất lợi, chẳng hạn như quá trình khử oxy gây ra sự gia tăng không mong muốn về nồng độ chất dinh dưỡng và giết chết cá. “Chúng tôi cần nghiên cứu thêm để hiểu khả năng xảy ra các tác động tích cực và tiêu cực”.
Kích thước
Tỷ lệ thích hợp giữa diện tích chiếm dụng của mảng PV và tổng diện tích mặt nước sẽ là chìa khóa để giải quyết tất cả các vấn đề tiềm ẩn nêu trên.
