Những con ong vo ve từ bông hoa này đến bông hoa khác, dừng lại một lúc dưới bầu trời Minnesota trong xanh. Chim hót líu lo, và những ngọn cỏ cao thổi trong gió. Đây không phải là khung cảnh từ khu bảo tồn thiên nhiên hoang sơ hay công viên quốc gia. Nó nằm giữa các mảng năng lượng mặt trời quang điện (PV) trên đất nông nghiệp đã được cải tạo.
Môi trường sống thụ phấn nhờ năng lượng mặt trời, chủ yếu là cỏ ba lá màu tím và thực vật có hoa susan mắt đen. Nhà cung cấp hình ảnh: Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne/Lee Walston
Các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne và Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) muốn tìm hiểu giá trị sinh thái của các địa điểm sử dụng năng lượng mặt trời PV được trồng cỏ bản địa và hoa dại. Họ đã kiểm tra xem thảm thực vật sẽ hình thành như thế nào và cộng đồng côn trùng sẽ phản ứng như thế nào với môi trường sống mới được thiết lập. Nghiên cứu thực địa kéo dài 5 năm được công bố trên tạp chí Environmental Research Letters đã xem xét hai cơ sở năng lượng mặt trời ở miền nam Minnesota do Enel Green Power North America vận hành. Cả hai địa điểm đều được xây dựng trên đất nông nghiệp đã nghỉ hưu.
Lựa chọn sử dụng đất thông minh mang lại nhiều lợi ích
Đa dạng sinh học côn trùng toàn cầu đã suy giảm do mất môi trường sống, thuốc trừ sâu và biến đổi khí hậu. Việc khôi phục môi trường sống của côn trùng kết hợp với những thay đổi trong việc sử dụng đất thông minh theo hướng phát triển năng lượng tái tạo có thể giúp đảo ngược quá trình này.
Ví dụ, với tư cách là nguồn điện trung hòa carbon, việc mở rộng phát triển năng lượng mặt trời PV là rất quan trọng để giảm thiểu biến đổi khí hậu. Theo Nghiên cứu Tương lai Năng lượng Mặt trời của DOE, đến năm 2050, Hoa Kỳ sẽ cần khoảng 10 triệu mẫu đất để phát triển năng lượng mặt trời quy mô lớn nhằm đáp ứng các mục tiêu khử cacbon trong lưới điện và biến đổi khí hậu. Nhưng một số vùng đất phù hợp để phát triển năng lượng mặt trời PV hơn những vùng đất khác. Những vùng đất bị xáo trộn như cánh đồng nông nghiệp trước đây là địa điểm lý tưởng để chứa các dãy tấm pin mặt trời so với những vùng đất trước đây không bị xáo trộn.
Thậm chí có thể thêm nhiều chiến lược hơn nữa vào sự kết hợp thành công này để hỗ trợ việc bảo tồn côn trùng. Agrivoltaics là sự kết hợp giữa sản xuất năng lượng mặt trời với các biện pháp quản lý nông nghiệp và thảm thực vật. Một loại hình nông học tập trung vào việc thiết lập môi trường sống cho côn trùng thụ phấn và các động vật hoang dã khác có thể cung cấp các dịch vụ hệ sinh thái quan trọng, chẳng hạn như thụ phấn.
Việc kết hợp các cơ sở năng lượng mặt trời trên những vùng đất bị xáo trộn trước đây với việc cải thiện môi trường sống nghe có vẻ giống như một chiến lược hợp lý đôi bên cùng có lợi để giải quyết các thách thức về năng lượng và đa dạng sinh học. Tuy nhiên, cho đến nay, có rất ít dữ liệu thực địa để chứng minh tính khả thi và lợi ích sinh thái của phương pháp sử dụng đất mới này.
Một nhà khoa học Argonne khảo sát các loài thụ phấn tại một cơ sở năng lượng mặt trời quy mô tiện ích. Nhà cung cấp hình ảnh: Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne/Lee Walston
Nếu bạn dựng nó, chúng sẽ đến chứ?
Hai địa điểm sử dụng năng lượng mặt trời được nghiên cứu đã được trồng cỏ bản địa và thực vật có hoa vào đầu năm 2018. Từ tháng 8 năm 2018 đến tháng 8 năm 2022, các nhà nghiên cứu đã thực hiện 358 cuộc khảo sát quan sát về quần thể thực vật có hoa và côn trùng. Họ đánh giá những thay đổi về sự phong phú và đa dạng của thực vật và côn trùng sau mỗi lần ghé thăm.
Heidi Hartmann, người quản lý Chương trình Chính sách Năng lượng và Tài nguyên Đất đai thuộc bộ phận Khoa học Môi trường của Argonne, và một trong những người đồng nghiên cứu cho biết: “Nỗ lực để có được những dữ liệu này là rất đáng kể, họ quay lại từng địa điểm bốn lần mỗi mùa hè để ghi lại số lượng loài thụ phấn”. các tác giả. "Theo thời gian, chúng tôi nhận thấy số lượng và chủng loại thực vật có hoa tăng lên khi môi trường sống trưởng thành. Việc đo lường tác động tích cực tương ứng đối với các loài thụ phấn là điều rất đáng hài lòng."
Vào cuối chiến dịch thực địa, nhóm đã quan sát thấy sự gia tăng đối với tất cả các chỉ số về môi trường sống và đa dạng sinh học. Có sự gia tăng về sự đa dạng của các loài thực vật bản địa và sự phong phú của hoa. Ngoài ra, nhóm nghiên cứu còn quan sát thấy sự gia tăng về số lượng và tính đa dạng của các loài côn trùng thụ phấn bản địa và côn trùng có ích cho nông nghiệp, bao gồm ong mật, ong bản địa, ong bắp cày, ong bắp cày, ruồi, ruồi khác, bướm đêm, bướm và bọ cánh cứng.
Các loài hoa và thực vật có hoa cũng tăng lên. Tổng số côn trùng tăng gấp ba lần, trong khi số lượng ong bản địa tăng gấp 20 lần. Nhóm côn trùng được quan sát nhiều nhất là bọ cánh cứng, ruồi và bướm đêm.
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu còn phát hiện ra rằng các loài thụ phấn từ các địa điểm sử dụng năng lượng mặt trời cũng đến thăm hoa đậu nành trên các cánh đồng trồng trọt lân cận, cung cấp thêm dịch vụ thụ phấn.
Một con sâu bướm vua trên lá bông tai thông thường. Nhà cung cấp hình ảnh: Phòng thí nghiệm quốc gia Argonne/Lee Walston
Lợi ích của môi trường sống thụ phấn bằng năng lượng mặt trời
Lee Walston, nhà sinh thái học cảnh quan Argonne và nhà khoa học môi trường, đồng thời là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Nghiên cứu này nhấn mạnh phản ứng tương đối nhanh chóng của cộng đồng côn trùng đối với việc phục hồi môi trường sống tại các địa điểm năng lượng mặt trời”. "Nó chứng tỏ, nếu được bố trí hợp lý, năng lượng mặt trời thân thiện với môi trường sống có thể là một cách khả thi để bảo vệ quần thể côn trùng và có thể cải thiện dịch vụ thụ phấn ở các cánh đồng nông nghiệp lân cận." Walston cũng là người đứng đầu bộ phận Sinh thái, Tài nguyên thiên nhiên và Hệ thống được quản lý trong bộ phận Khoa học Môi trường của Argonne.
Các kết quả nghiên cứu cho thấy hai ý nghĩa quan trọng của năng lượng mặt trời thân thiện với môi trường sống. Một là các địa điểm sử dụng năng lượng mặt trời thân thiện với môi trường sống có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc bảo tồn đa dạng sinh học. Một lượng lớn năng lượng mặt trời gắn trên mặt đất dự kiến sẽ được phát triển trong tương lai, nhưng nếu được bố trí hợp lý, năng lượng mặt trời thân thiện với môi trường sống có thể bù đắp những tổn thất về diện tích tự nhiên để mang lại lợi ích đa dạng sinh học.
Thứ hai, các địa điểm sử dụng năng lượng mặt trời thân thiện với môi trường sống có thể giúp giảm thiểu xung đột trong việc sử dụng đất liên quan đến việc chuyển đổi đất nông nghiệp để sản xuất năng lượng mặt trời. Vì khoảng 80% hoạt động phát triển năng lượng mặt trời trên mặt đất trong tương lai có thể diễn ra trên đất nông nghiệp, việc bố trí thích hợp năng lượng mặt trời thân thiện với môi trường sống trên đất nông nghiệp cận biên không chỉ có thể bảo tồn đất nông nghiệp chính mà còn có thể làm cho đất nông nghiệp chính hiệu quả hơn thông qua các dịch vụ thụ phấn được cung cấp bởi năng lượng mặt trời thân thiện với môi trường sống.
Nhìn chung, cần có nghiên cứu bổ sung để hiểu tính khả thi của năng lượng mặt trời thân thiện với môi trường sống ở các khu vực khác nhau và để đáp ứng các mục tiêu sinh thái khác nhau như bảo tồn các loài côn trùng hoặc động vật hoang dã mục tiêu.
