Энергетическая идея: ученые изучают солнечную панель

Jul 23, 2023

Пруды с солнечными панелями строятся на экспериментальном прудовом комплексе Корнелла. Два контрольных пруда находятся на заднем плане.

Земле не хватает места.

Современному обществу необходимы продукты питания и устойчивая энергия, поэтому у науки есть идея: чтобы сохранить сельскохозяйственные земли для выращивания сельскохозяйственных культур и земли для сохранения дикой природы, разместите плавучие фотоэлектрические панели на озерах, реках и водохранилищах.

Проблема: никто до конца не определил, как акры водоемов с панельными вершинами влияют на биологические водные системы, но эколог Корнеллского университета и Геологической службы США Стив Гродский – и многопрофильная группа исследователей – скоро узнают.

Стив Гродски, доцент, отбирает образцы членистоногих в пруду, покрытом солнечными батареями, в Корнеллском экспериментальном прудовом комплексе.

С середины июня Гродский и небольшая группа студентов соединили 378 солнечных панелей и 1600 поплавков – вручную, по одному – на трех прудах Корнеллского экспериментального прудового комплекса, расположенного рядом с аэропортом Итаки. Трехлетний проект финансируется Центром устойчивого развития Корнелла Аткинсона.

«Нам нужна возобновляемая энергия для смягчения последствий изменения климата, и нам нужно место для выращивания продуктов питания и поддержки экосистемных услуг», — сказал главный исследователь Гродский, доцент (любезно) кафедры природных ресурсов и окружающей среды в Колледже сельского хозяйства и наук о жизни, и научный сотрудник Корнелла Аткинсона. «Если мы частично покроем озера и водохранилища солнечными батареями, как мы сможем сделать это разумным и устойчивым способом? Именно это мы и собираемся выяснить».

В частности, в рамках проекта будет изучено, как плавучие солнечные панели на исследовательских прудах влияют на абиотическую и биотическую части воды; и как питаются микробы, макробеспозвоночные (улитки и раки), макрофиты (водные растения) и рыбы. Исследователи будут отслеживать выбросы парниковых газов в прудах, рост водорослей в летнее время, биоакустику и ДНК окружающей среды.

Ученые Корнелла, присоединившиеся к Гродскому в качестве соруководителей исследований:

Ciel & Terre, французская компания, специализирующаяся на разработке плавучих солнечных панелей, сотрудничает с исследователями. Компания реализовала около 280 подобных проектов по всему миру.

По словам Гродского, интерес к солнечным панелям на водной основе растет. В декабре прошлого года член палаты представителей Пол Тонко (демократ от Нью-Йорка) и член палаты представителей Джаред Хаффман (демократ от Калифорнии) представили «Закон о защите наших вод и расширении использования возобновляемых источников энергии в наших водохранилищах», известный как «Закон о предоставлении мощности нашим водохранилищам», который освободить землю, возможно, уменьшить вредное цветение водорослей, продвигать производство экологически чистой энергии на федеральных водохранилищах и изучить возможность использования плавучих солнечных батарей для создания возобновляемых источников энергии.

Ссылаясь на отчеты Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, в предложенном законе говорится, что размещение плавучих солнечных панелей на водоемах может сэкономить 5 миллионов акров земли и удовлетворить 10% потребностей страны в электроэнергии.

Хотя Гродский предпочел бы подключить эти солнечные панели к электросети, это было слишком дорого для этого проекта.

Пруды естественным образом выделяют парниковые газы, поскольку органические вещества в воде растут и умирают.

Устанавливая солнечные панели в пруд в июле, Стив Гродски (слева) и аспирантка Кейтлин Дэвис стремятся понять, как плавающие фотоэлектрические панели влияют на биологию воды.

В конце июля научный сотрудник Николас Рэй, аспирантка Тесс Канино и Джера Янсен '25 начали исследовать концентрации углекислого газа, метана и закиси азота, исходящие из прудов.

«Если мы сможем понять научное значение плавучей солнечной энергии, у нас появится возможность производить энергию с, возможно, низким воздействием на окружающую среду», — сказал Рэй, работающий в лаборатории Хольгерсона.

На близлежащих контрольных прудах Канино, имеющий опыт работы в лесном хозяйстве, плавал на байдарках, чтобы прочитать данные мониторов улавливания газов и вызвать результаты измерений. «Я не сижу в кресле», — говорили они. «Это способствует усилиям по сохранению. Это практическое исследование применимо к нашему нынешнему глобальному кризису и может помочь смягчить последствия изменения климата».