Khi xã hội tìm cách cắt giảm phát thải khí nhà kính và làm chậm biến đổi khí hậu, năng lượng mặt trời quy mô lớn đang đóng vai trò trung tâm. Các nhà khoa học khí hậu coi đây là công cụ có tiềm năng lớn nhất để giảm lượng khí thải carbon dioxide vào năm 2030. Tại Hoa Kỳ, Bộ Năng lượng dự đoán rằng năng lượng mặt trời sẽ chiếm gần 60% tổng công suất phát điện quy mô tiện ích mới được lắp đặt vào năm 2024.
Tín dụng: Cuộc trò chuyện
Nhưng những địa điểm lý tưởng để phát triển năng lượng mặt trời thường trùng với đất trồng trọt hoặc đồng cỏ được sử dụng để chăn thả gia súc. Thông thường, các mảng năng lượng mặt trời quy mô lớn được thiết kế để tối đa hóa việc tạo ra năng lượng mà không cần quan tâm nhiều đến hệ sinh thái nơi chúng được đặt.
Ví dụ, việc phân loại đất và loại bỏ thảm thực vật có thể gây xói mòn và đưa dòng chảy vào đường thủy. Các nhà phát triển năng lượng mặt trời đã bị phạt vì vi phạm môi trường như vậy ở Georgia, Massachusetts, Alabama, Idaho và Illinois.
Cũng có những lo ngại về việc lắp đặt năng lượng mặt trời lớn ảnh hưởng như thế nào đến mô hình di chuyển của động vật. Ở miền Tây Hoa Kỳ, việc loại bỏ thảm thực vật bản địa để nhường chỗ cho các trang trại năng lượng mặt trời có thể đe dọa các loài động vật và côn trùng có nguy cơ tuyệt chủng sống dựa vào những loài thực vật này làm thức ăn và môi trường sống. Các cộng đồng thực vật bản địa phải mất nhiều thời gian để tự tái lập ở những khu vực hạn chế về nước này sau khi chúng bị xáo trộn.
Tôi là một nhà sinh thái học và là thành viên của nhóm nghiên cứu do Alan Knapp dẫn đầu tại Đại học bang Colorado. Chúng tôi điều tra xem sự phát triển của năng lượng mặt trời ảnh hưởng như thế nào đến sức khỏe hệ sinh thái đồng cỏ—đặc biệt là cách thức tăng trưởng của thực vật và mô hình sử dụng nước cũng như phản ứng với sự thay đổi ánh sáng sau khi các tấm pin mặt trời được lắp đặt trên cao. Thông qua công việc này, chúng tôi hy vọng sẽ mang lại một tương lai bền vững hơn cho năng lượng mặt trời.
Hai mục đích sử dụng đất tốt hơn một
Một giải pháp thay thế ngày càng tăng cho việc sử dụng đất chỉ để sản xuất năng lượng mặt trời được gọi là nông điện. Đúng như tên gọi, chiến lược này kết hợp nông nghiệp và năng lượng mặt trời trên cùng một mảnh đất. Các dự án nông nghiệp có thể diễn ra trên đất trồng trọt, đất chăn thả và môi trường sống cho các loài thụ phấn quan trọng trong nông nghiệp. Cách tiếp cận sử dụng kép này để phát triển năng lượng mặt trời đã trở nên phổ biến trên toàn thế giới
Phần lớn các dự án nông điện ở Hoa Kỳ đều nằm trên vùng đất được quản lý để chăn thả gia súc và là môi trường sống cho côn trùng thụ phấn. Những địa điểm này lý tưởng cho việc bố trí năng lượng mặt trời vì không giống như đất trồng trọt, chúng không cần tưới tiêu hoặc sử dụng máy móc lớn.
Tuy nhiên, những vùng đất này phụ thuộc vào lượng mưa để hỗ trợ sự phát triển của thực vật và sự hiện diện của các tấm pin mặt trời ảnh hưởng đến cách nước đến đất. Hầu hết các mảng điện nông học đều sử dụng các chương trình theo dõi mặt trời nhằm tối đa hóa việc sản xuất năng lượng bằng cách nghiêng các tấm pin để theo dõi mặt trời trên bầu trời. Khi điều này xảy ra, các tấm pin tạo ra môi trường vi mô riêng biệt hoàn toàn khác với điều kiện tự nhiên.
Ví dụ, ở Colorado, lượng mưa chủ yếu xảy ra vào buổi chiều, khi các tấm pin mặt trời nghiêng về hướng tây về phía mặt trời. Kết quả là, hầu hết lượng mưa trên các khu vực nông điện tập trung ở rìa phía tây của các tấm pin nơi nó rơi xuống đất. Sự phân phối lại này có thể nhân lượng mưa ở các cạnh của bảng lên tới bốn lần, đồng thời hạn chế lượng mưa ở các khu vực khác.
Một yếu tố khác là các tấm pin mặt trời mang lại bóng mát cho những đồng cỏ thích nghi với điều kiện ánh sáng cao. Bởi vì các mảng được tối ưu hóa để chặn ánh sáng mặt trời, nên có ít ánh sáng hơn tới các cây bên dưới các tấm pin.
Một phiên bản của nông điện là kết hợp các mảng năng lượng mặt trời và chăn thả gia súc.
Hệ sinh thái đằng sau điện sinh thái
Cho đến nay, công trình của chúng tôi cho thấy các môi trường vi mô riêng biệt được tạo ra bởi các mảng năng lượng mặt trời tạo ra các mô hình phát triển thực vật đa dạng tương tự. Phát hiện này rất đáng khích lệ: Nó có nghĩa là sự biến đổi môi trường được tạo ra bởi các tấm pin mặt trời theo dõi mặt trời một cách thụ động đủ để khiến thực vật phản ứng khác nhau. Những môi trường vi mô này có khả năng hỗ trợ một tập hợp các quần xã thực vật được hưởng lợi từ các điều kiện khác nhau.
Trong một số trường hợp, những điều kiện hỗn hợp như thế này, với mức độ ánh sáng và nước khác nhau, có thể là điều tốt. Một khái niệm đã được thử nghiệm kỹ lưỡng trong phục hồi hệ sinh thái—khoa học phục hồi các hệ sinh thái bị hư hại—là môi trường đa dạng hơn sẽ hỗ trợ sự kết hợp đa dạng hơn của thực vật và động vật.
Trong một bài báo năm 2023, chúng tôi đã phác thảo một khái niệm kêu gọi cách tiếp cận dựa trên thông tin sinh thái để phát triển năng lượng mặt trời. Cách tiếp cận này, được gọi là điện sinh thái, đòi hỏi phải ưu tiên như nhau cho việc sản xuất năng lượng và các dịch vụ hệ sinh thái.
Cách tiếp cận sinh thái cho phép các nhà quản lý đất đai sử dụng năng lượng mặt trời để làm lợi thế cho họ. Thiết kế và quản lý các mảng năng lượng mặt trời theo những cách bắt nguồn từ các khái niệm sinh thái cơ bản có thể tạo ra nhiều sự phối hợp hơn giữa hệ sinh thái và năng lượng mặt trời.
Các nhà quản lý đất đai có thể sử dụng các phương pháp tiếp cận sinh thái để cải thiện vùng đất bị suy thoái bằng cách thiết kế các mảng năng lượng mặt trời để tăng cường các quá trình tự nhiên. Ví dụ, vì các cạnh của các tấm pin mặt trời phân phối lại và tập trung lượng mưa, làm cho lớp đất bên dưới chúng ẩm ướt hơn nên chúng có thể hỗ trợ việc hình thành cây con ở những điểm đó.
Ở những vùng khô cằn, mảng có thể được thiết kế để phát huy hiệu ứng này và cải thiện khả năng phục hồi. Nếu nước khan hiếm, các mảng có thể được thiết kế để giảm lượng đất lộ thiên, từ đó sẽ giảm lượng nước thất thoát vào khí quyển do bốc hơi.
Làm năng lượng mặt trời một cách khác biệt
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quyết định quản lý đất đai. Lịch sử của đất đai, khả năng tiếp cận nguồn nước, loại đất, thảm thực vật và địa hình đều đóng một vai trò quan trọng. Ecovoltaics bổ sung thêm một yếu tố khác: cân bằng sản xuất năng lượng trên một đơn vị diện tích với các tác động sinh thái của một mảng năng lượng mặt trời cụ thể.
Cách tiếp cận sinh thái đối với năng lượng mặt trời đòi hỏi phải xem xét lại một cách cơ bản cách đưa ra các quyết định phát triển năng lượng mặt trời. Ngày nay, việc tiếp cận các đường dây truyền tải điện đã hạn chế khả năng triển khai năng lượng mặt trời ở nhiều khu vực. Nếu đường dây và trạm biến áp quá xa hoặc quy mô nhỏ thì điện mặt trời khó có thể phát triển.
Các dự án truyền tải mới giúp giảm bớt hạn chế về mặt địa lý này có thể mang lại nhiều lựa chọn hơn. Với sự linh hoạt hơn trong việc lựa chọn địa điểm, các nhà phát triển có thể tránh xa các hệ sinh thái tự nhiên rất nhạy cảm và thay vào đó lắp đặt các tấm pin mặt trời trên những vùng đất bị bỏ hoang, hạn chế về nước hoặc bị suy thoái. Điện sinh thái có thể là giải pháp ổn định nền kinh tế của các cộng đồng nơi đất sản xuất đã bị thu hồi để bảo tồn tài nguyên
Năng lượng mặt trời đang tăng quy mô đến mức khiến nó trở thành trung tâm của quá trình chuyển đổi năng lượng sạch. Các đồng nghiệp của tôi và tôi tin rằng việc phát triển năng lượng mặt trời nên tiến hành theo cách phản ánh tư duy sinh thái. Theo quan điểm của chúng tôi, cách tiếp cận năng lượng mặt trời sinh thái có thể tạo ra kết quả sinh thái tích cực và làm cho năng lượng mặt trời trở nên bền vững hơn.
Mời đối tác xem hoạt động của Pacific co.ltd:
Fanpage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLtd
