Poza czystą energią: jak parki fotowoltaiczne zmieniają różnorodność biologiczną gleby i cechy roślin

W miarę jak świat przyspiesza w kierunku osiągnięcia celów w zakresie energii odnawialnej, parki fotowoltaiczne-na skalę użytkową wyrastają w krajobrazach jak nigdy dotąd. Rozległe pola paneli fotowoltaicznych (PV) zajmują obecnie dawne pola uprawne, łąki, a nawet siedliska pół{2}}naturalne. Choć docenia się ich wkład w dekarbonizację, pod panelami - i bezpośrednio na poziomie gruntu zachodzi cichsza i mniej widoczna transformacja. Parki fotowoltaiczne nie są neutralnym tłem; aktywnie modyfikują różnorodność biologiczną gleby i zmieniają charakterystykę roślin rosnących wokół nich. Dla ekologów, zarządców gruntów i branży fotowoltaicznej zrozumienie tych zmian ma kluczowe znaczenie w projektowaniu bardziej zrównoważonej infrastruktury energetycznej.

Park fotowoltaiczny raczej nie sprawia wrażenia, jakby cały czas się zmieniał, ale gdy przyjrzysz się mu bliżej z biologicznego punktu widzenia, panele te w rzeczywistości powodują zmiany środowiskowe na-skalę. Panele odbijają światło słoneczne i blokują światło słoneczne z ziemi, co tworzy różne rodzaje środowisk na ziemi. Z tego powodu wokół końców paneli oraz w szczelinach pomiędzy rzędami paneli znajdują się obszary zwane „gorącymi punktami”, w których odbite światło uderza w ziemię. Kiedy światło słoneczne pada na ziemię, ciepło wzrasta. Kiedy panele słoneczne odbijają się od ziemi, a co za tym idzie, gdy rzeczy zamoczą się (wilgoć) na ziemi, powstają lokalne obszary na ziemi, które są wilgotne i dlatego mają wyższą temperaturę (wysychanie) niż obszary, które nie otrzymują światła z paneli słonecznych.

Tak jak różnorodność biologiczna roślin została zmieniona przez budowę parków fotowoltaicznych, tak też zmienił się ich skład i produktywność w wyniku cech środowiskowych instalacji parku fotowoltaicznego. Wiele gatunków traw i ziół tolerujących cień zasiedla obecnie miejsca, które normalnie nie byłyby w stanie konkurować z roślinami-lubiącymi słońce (Benner i in.. 1996). Niektóre przykłady obejmują Poa trivialis (szorstka-trawa łąkowa) i Ranunculus repens (jaskier pełzający), które obecnie częściej obserwuje się rosnące w pobliżu paneli słonecznych, podczas gdy podobnie występujące gatunki-kochające słońce (np. Agrostis capillaris [pospolita-trawa gięta]) przeniosły się do przestrzeni między instalacjami.

Parki fotowoltaiczne nie tylko zmieniają różnorodność biologiczną roślin, ale także modyfikują cechy funkcjonalne poszczególnych gatunków roślin. W szczególności, gdy rośliny rosną w cieniu panelu słonecznego, często rozwijają większe i cieńsze liście niż rośliny rosnące poza parkiem fotowoltaicznym. Ponadto przy zmniejszonej wilgotności gleby w środowiskach parków fotowoltaicznych korzenie będą wspierać mniej biomasy, podczas gdy łodygi i liście będą wspierać więcej biomasy ze względu na niższy stres wodny w roślinach rosnących pod panelami fotowoltaicznymi. Ponadto czas kwitnienia może również ulec zmianie i może zakłócić harmonogram kwitnienia zapylaczy poprzez zmianę terminu kwitnienia gatunków kwiatów, które zostały zmodyfikowane przez instalację parku fotowoltaicznego. Wreszcie w suchych regionach, gdzie parki fotowoltaiczne tworzą „oazy” złożone z wyższego poziomu wilgoci w glebie, gatunki przystosowane do mezyk, które są obecnie w stanie przetrwać w parkach fotowoltaicznych, mogą potencjalnie zakłócić istniejące wzorce relacji roślinożernych i drapieżników w całym łańcuchu pokarmowym.

Różnorodność biologiczna gleby to nie tylko liczba gatunków -, ale także jej funkcja. Dżdżownice, enchytraeidy i collembolany rozkładają materię organiczną, uwalniając składniki odżywcze dla roślin. Parki fotowoltaiczne zmieniają swoją aktywność. Niższe ekstremalne temperatury sprzyjają populacjom dżdżownic latem, ale zagęszczenie powodowane przez pojazdy budowlane może początkowo je zdziesiątkować. Jednak z biegiem czasu połączenie cieniowania, ograniczonej uprawy roli (jeśli rolnictwo zostanie zatrzymane) i zwiększonej ilości śmieci z roślinności może odbudować strukturę gleby i poprawić sekwestrację węgla.

Co ważne, nie wszystkie zmiany są pozytywne. W niektórych projektach panele są umieszczane tak blisko ziemi, że ograniczenie światła staje się poważne, zmniejszając ogólną pokrywę roślinną i wydzielinę korzeniową - cukrów, które stanowią pożywkę dla drobnoustrojów glebowych. Trawa monokulturowa wysiewana w celu „łatwej konserwacji” może zmniejszyć różnorodność kwiatową w porównaniu z pierwotnym siedliskiem. A jeśli do utrzymania paneli w czystości stosowane będą herbicydy, sieci grzybów glebowych mogą się załamać. Efekt netto zależy w dużej mierze od projektu parku fotowoltaicznego, wcześniejszego użytkowania gruntów i praktyk zarządzania.

Zrozumienie, w jaki sposób te czynniki biologiczne wpływają na praktyki rolnicze, pozwala nam przyjrzeć się nowym sposobom produkcji żywności przy użyciu energii słonecznej, np. metodom określanym jako „agriwoltaika” i „eko-energia słoneczna”. Unosząc panele słoneczne, umieszczając je w większej odległości od siebie, sadząc rodzime mieszanki nasion dzikich kwiatów i włączając wypas owiec lub innych małych zwierząt gospodarskich, deweloperzy mogą przekształcić tereny zajmowane przez parki fotowoltaiczne w regiony-bogate w różnorodność biologiczną. W rzeczywistości wstępne badania wskazują, że dobrze-zaprojektowane parki fotowoltaiczne mogą wspierać większą liczbę różnych roślin i organizmów-urodzonych w glebie niż grunty rolne wykorzystywane do wysoce intensywnego rolnictwa -, zapewniając w ten sposób możliwości tworzenia nowych form pół-ekosystemów.

Dla osób pracujących w branży fotowoltaicznej - niezależnie od tego, czy są producentami, producentami energii czy rolnikami -, przesłanie jest jasne: park fotowoltaiczny to nie tylko zakład wytwarzający energię, ale raczej projekt inżynierii ekosystemu. Wpływ parków fotowoltaicznych na ekspresję cech roślin i różnorodność biologiczną gleby jest znaczący i wymierny, a przemyślany projekt często może przywrócić poprzednie warunki. Budowa sieci energii odnawialnej, która zostanie utworzona w nadchodzących latach, stanowi dla nas ogromną szansę - i obowiązek -, abyśmy mogli mieć pewność, że cień panelu słonecznego przyniesie korzyści (poprzez pielęgnowanie materiałów biologicznych rosnących w cieniu), a także zapewni energię żywym materiałom pod panelem słonecznym.