Khi thế giới tăng tốc hướng tới các mục tiêu về năng lượng tái tạo,-các công viên năng lượng mặt trời quy mô tiện ích đang mọc lên khắp nơi hơn bao giờ hết. Những cánh đồng tấm quang điện (PV) rộng lớn hiện chiếm giữ các vùng đất nông nghiệp, đồng cỏ và thậm chí cả môi trường sống bán tự nhiên trước đây. Mặc dù đóng góp của họ trong việc khử cacbon được tôn vinh nhưng một quá trình chuyển đổi yên tĩnh hơn, ít nhìn thấy hơn đang diễn ra bên dưới các tấm - và ngay trên mặt đất. Công viên năng lượng mặt trời không phải là phông nền trung tính; họ tích cực sửa đổi đa dạng sinh học của đất và thay đổi chính đặc điểm của thực vật mọc xung quanh chúng. Đối với các nhà sinh thái học, nhà quản lý đất đai và ngành năng lượng mặt trời, hiểu được những thay đổi này là rất quan trọng để thiết kế cơ sở hạ tầng năng lượng bền vững hơn.
Người tạo ra vi khí hậu
Công viên năng lượng mặt trời không gây ấn tượng gì rằng nó luôn thay đổi nhưng khi bạn nhìn kỹ hơn từ góc độ sinh học, những tấm pin này thực sự đang mang lại những thay đổi môi trường trên quy mô lớn. Các tấm phản chiếu ánh sáng mặt trời và chặn ánh sáng mặt trời từ mặt đất, tạo ra các loại môi trường khác nhau trên mặt đất. Do đó, có những khu vực được gọi là "điểm nóng" xung quanh các đầu của tấm pin và trong khoảng trống giữa các hàng tấm nơi ánh sáng phản xạ chiếu xuống đất. Khi ánh sáng mặt trời chiếu xuống mặt đất, nhiệt lượng tăng lên. Khi có sự phản chiếu trên mặt đất từ các tấm pin mặt trời và do đó, khi mọi thứ bị ướt (độ ẩm) trên mặt đất, nó sẽ tạo ra một số khu vực cục bộ trên mặt đất ẩm ướt và do đó có nhiệt độ (khô) cao hơn những khu vực không nhận được ánh sáng từ các tấm pin mặt trời.
Cộng đồng thực vật theo quy định mới
Giống như sự đa dạng sinh học của thực vật đã bị thay đổi do việc xây dựng các công viên năng lượng mặt trời, thành phần và năng suất của chúng cũng bị thay đổi do các đặc điểm môi trường của việc lắp đặt công viên năng lượng mặt trời. Nhiều loài cỏ và cây chịu bóng râm hiện đang sinh sống ở những địa điểm thường bị các loài thực vật- ưa nắng lấn át (Benner và cộng sự. 1996). Một số ví dụ bao gồm Poa tầm thường (cỏ-đồng cỏ gồ ghề) và Ranunculus repens (cỏ mao lương leo) hiện được quan sát thấy thường xuyên hơn khi mọc gần các tấm pin mặt trời, trong khi các loài tương tự ưa nắng-(ví dụ: Agrostis capillaris [common-cỏ uốn cong]) đã di chuyển vào không gian giữa các lần lắp đặt.
Công viên năng lượng mặt trời không chỉ làm thay đổi đa dạng sinh học thực vật mà còn thay đổi các đặc điểm chức năng của từng loài thực vật. Cụ thể, khi thực vật phát triển trong bóng râm của tấm pin mặt trời, chúng thường phát triển những chiếc lá to hơn và mỏng hơn so với những cây mọc bên ngoài công viên năng lượng mặt trời. Ngoài ra, với độ ẩm đất giảm trong môi trường công viên năng lượng mặt trời, rễ sẽ hỗ trợ ít sinh khối hơn, trong khi thân và lá sẽ hỗ trợ nhiều sinh khối hơn do áp lực nước đối với cây trồng dưới các tấm pin mặt trời giảm đi. Ngoài ra, thời gian ra hoa cũng có thể bị thay đổi và có thể làm gián đoạn thời gian ra hoa của các loài thụ phấn thông qua việc thay đổi thời gian ra hoa của các loài hoa đã được điều chỉnh bằng cách lắp đặt công viên năng lượng mặt trời. Cuối cùng, ở những khu vực khô cằn nơi các công viên năng lượng mặt trời tạo ra các "ốc đảo" bao gồm độ ẩm đất cao hơn, các loài thích nghi với mesic hiện có thể tồn tại trong các công viên năng lượng mặt trời có khả năng phá vỡ các mô hình mối quan hệ động vật ăn cỏ/động vật ăn thịt hiện có trong toàn bộ mạng lưới thức ăn.
Mối liên hệ giữa chu trình cacbon và dinh dưỡng
Đa dạng sinh học đất không chỉ liên quan đến số lượng loài - mà còn liên quan đến chức năng. Giun đất, enchytraeids và colembolans phân hủy chất hữu cơ, giải phóng chất dinh dưỡng cho cây trồng. Công viên năng lượng mặt trời làm thay đổi hoạt động của họ Nhiệt độ khắc nghiệt giảm tạo điều kiện thuận lợi cho quần thể giun đất vào mùa hè, nhưng việc nén chặt từ các phương tiện xây dựng ban đầu có thể tiêu diệt chúng. Tuy nhiên, theo thời gian, sự kết hợp của việc che bóng, giảm làm đất (nếu ngừng canh tác) và tăng lượng rác thải từ thảm thực vật có thể xây dựng lại cấu trúc đất và tăng cường khả năng hấp thụ carbon.
Điều quan trọng là không phải mọi thay đổi đều tích cực. Trong một số thiết kế, các tấm được đặt quá gần mặt đất khiến việc hạn chế ánh sáng trở nên nghiêm trọng, làm giảm độ che phủ tổng thể của cây và rễ tiết ra - lượng đường nuôi vi khuẩn trong đất. Cỏ độc canh được gieo trồng để "dễ bảo trì" có thể làm giảm sự đa dạng của loài hoa so với môi trường sống ban đầu. Và nếu thuốc diệt cỏ được sử dụng để giữ cho các tấm sạch sẽ, mạng lưới nấm đất có thể sụp đổ. Hiệu quả thực sự phụ thuộc rất nhiều vào thiết kế công viên năng lượng mặt trời, việc sử dụng đất trước đó và thực tiễn quản lý.
Một mô hình mới cho sự phát triển năng lượng mặt trời
Hiểu được các yếu tố sinh học này ảnh hưởng như thế nào đến hoạt động nông nghiệp cho phép chúng tôi xem xét các cách mới để sản xuất thực phẩm bằng năng lượng mặt trời, chẳng hạn như các phương pháp được gọi là "nông nghiệp" và "năng lượng mặt trời sinh thái". Bằng cách nâng cao các tấm pin mặt trời, đặt chúng cách xa nhau hơn, trồng hỗn hợp hạt giống hoa dại bản địa và kết hợp chăn thả cừu hoặc các vật nuôi nhỏ khác, các nhà phát triển có thể biến vùng đất bị chiếm giữ bởi các công viên năng lượng mặt trời thành các khu vực-giàu đa dạng sinh học. Trên thực tế, các nghiên cứu sơ bộ chỉ ra rằng-công viên năng lượng mặt trời được thiết kế tốt có thể hỗ trợ số lượng lớn các loại thực vật và sinh vật sinh ra trong đất-so với đất nông nghiệp được sử dụng cho nông nghiệp thâm canh cao -, từ đó tạo cơ hội thiết lập các dạng hệ sinh thái bán-tự nhiên mới.
Đối với những người làm việc trong ngành năng lượng mặt trời - cho dù họ là nhà sản xuất, nhà sản xuất điện hay nông dân, - thông điệp rất rõ ràng: công viên năng lượng mặt trời không chỉ đơn giản là cơ sở sản xuất năng lượng mà còn là một dự án kỹ thuật hệ sinh thái. Tác động của các công viên năng lượng mặt trời đối với cả biểu hiện đặc điểm của thực vật và đa dạng sinh học trong đất là rất đáng kể và có thể đo lường được, đồng thời thiết kế chu đáo thường có thể khôi phục các điều kiện trước đó. Việc xây dựng lưới năng lượng tái tạo sẽ được thiết lập trong những năm tới mang đến cơ hội to lớn - và nghĩa vụ - cho chúng ta để đảm bảo rằng bóng của tấm pin mặt trời sẽ được hưởng lợi (thông qua việc nuôi dưỡng các vật liệu sinh học phát triển trong bóng râm) cũng như cung cấp năng lượng cho các vật liệu sống bên dưới tấm pin mặt trời.
