Seca severa! Sem chuva! Será tudo causado pelos painéis fotovoltaicos flutuantes?

Nos últimos anos, com a crescente escassez de terrenos disponíveis para a geração de energia fotovoltaica, a geração de energia fotovoltaica em fontes hídricas tem atraído grande atenção devido às suas diversas vantagens, sendo aplicada com sucesso em vários cenários, como lagos, rios, planícies de maré e áreas costeiras.
Dados relevantes mostram que, atualmente, mais de 60 países e regiões ao redor do mundo estão promovendo ativamente o desenvolvimento de energia fotovoltaica à base de água. Usina ElétricaDentre elas, mais de 35 países e regiões possuem mais de 350 usinas fotovoltaicas flutuantes. Como um dos principais países produtores de energia fotovoltaica, meu país tem províncias costeiras como Shandong, Jiangsu, Zhejiang, Liaoning e Guangdong, que também estão implantando ativamente a geração de energia fotovoltaica em fontes aquáticas e realizando seus próprios projetos.projetos fotovoltaicos à base de água.
No entanto, com o rápido desenvolvimento da geração de energia fotovoltaica em sistemas hídricos, as observações sobre seus "perigos ocultos" não cessaram nos últimos anos. Qual o impacto da geração de energia fotovoltaica em sistemas hídricos no meio ambiente e no clima? E será que o modelo complementar de luz e peixes realmente não tem impacto na aquicultura?

Impacto da geração de energia fotovoltaica a partir da água na ecologia aquática
O artigo "Análise e Contramedidas do Impacto das Centrais Fotovoltaicas Hídricas no Ambiente Ecológico das Águas", publicado pelo Monitoramento do Ambiente Ecológico das Três Gargantas em 2018, apontou que os principais objetos de impacto das centrais fotovoltaicas hídricas no ambiente ecológico durante a operação são o plâncton e os peixes.
Para o plâncton, o principal impacto das usinas fotovoltaicas de superfície aquática é o bloqueio prolongado da luz solar, o que enfraquece a capacidade fotossintética do fitoplâncton e dificulta seu crescimento e reprodução em certa medida; e a redução no número de fitoplâncton levará a uma diminuição no número de zooplâncton que se alimenta de fitoplâncton.
Para os peixes, a operação a longo prazo de usinas fotovoltaicas de superfície não terá um impacto direto sobre eles, mas poderá levar a uma diminuição dos organismos que servem de alimento para os peixes, ou seja, uma redução na quantidade de zooplâncton.
No entanto, com a inovação e o desenvolvimento contínuos da tecnologia fotovoltaica de superfície aquática, a conscientização sobre a proteção do ambiente ecológico aquático na fase de projeto de engenharia também está aumentando. Ao desenvolver grandes lagos, reservatórios e outros corpos d'água com ecossistemas relativamente maduros, é fundamental considerar a proporção da área coberta pela superfície da água. Módulo fotovoltaicoEm relação ao método de layout específico, eles estão caminhando para manter a direção saudável e sustentável do ecossistema aquático.

No início de 2021, o International Journal of Low Carbon Technology também publicou um relatório relacionado. Ao instalar módulos fotovoltaicos na superfície da água com diferentes coberturas e ângulos de inclinação e monitorar os parâmetros de qualidade da água nos corpos hídricos abaixo deles, os resultados mostraram que não houve efeito adverso na qualidade da água; pelo contrário, os dados mostraram que as concentrações de nitrato e clorofila nos corpos d'água também melhoraram, com a concentração máxima de nitrato caindo 14% e a concentração média de clorofila na água superficial caindo 17,5%. Isso ocorre porque os módulos fotovoltaicos cobrem a superfície da água, reduzindo a evaporação e diminuindo a temperatura da água, inibindo assim a reprodução de algas.
Um estudo realizado no Reino Unido descobriu que a superfície Usinas de energia solar por sua vez, pode melhorar a qualidade da água de rios e lagos. Isso se baseia na descoberta de que, quando a massa de água é aquecida pela luz solar e dividida em duas camadas com temperaturas diferentes, a camada inferior fica desoxigenada e a qualidade da água é reduzida. Após a instalação de painéis fotovoltaicos na superfície, a duração da "estratificação" da água é reduzida, o que pode contribuir para a proteção da qualidade da água até certo ponto. Essa descoberta aponta para pelo menos dois aspectos do valor da energia fotovoltaica em ambientes aquáticos:
1. Mitigar o impacto do aquecimento global nos corpos d'água nos próximos meses e anos;
2. Proteger a qualidade das fontes de água potável.

Impacto dos painéis fotovoltaicos flutuantes no clima
A partir de 2020, a BayWare, principal fornecedora europeia de soluções fotovoltaicas flutuantes, realizou um estudo de impacto ambiental de uma central fotovoltaica flutuante de 27,4 MW localizada em uma pedreira na Holanda, durante mais de um ano, com o auxílio da Universidade de Ciências Aplicadas de Hanze, da Universidade de Groningen e do instituto de pesquisa Buro Bakker/ATKB.
Segundo o relatório, o teor de oxigênio na água sob os módulos fotovoltaicos apresentou pouca variação ao longo do ano, o vento e a luz solar ainda alcançavam facilmente a superfície da água sob os módulos, e os desvios medidos foram causados ​​principalmente por mudanças nas condições climáticas. A qualidade da água sob o sistema flutuante permanece no mesmo nível das águas adjacentes.

Na verdade, não existem dados experimentais que sustentem a afirmação de que "a energia fotovoltaica gerada por sistemas hídricos causa seca". De fato, esses sistemas possuem características que suprimem a evaporação, mas representam uma forma de proteção dos recursos hídricos.
Recentemente, o Professor Ma Chao e outros pesquisadores do Laboratório Estatal de Simulação e Segurança de Engenharia de Conservação de Água da Universidade de Tianjin publicaram um artigo intitulado "Configuração Ótima de Economia de Água Correspondente ao Efeito de Supressão da Evaporação de Painéis Fotovoltaicos de Superfície - Tomando como Exemplo o Reabastecimento de Água do Pântano de Baiyangdian" na revista South-to-North Water Diversion and Water Conservancy Technology (em chinês e inglês). Através de simulação de cenários e cálculos de otimização, o artigo revela a relação competitiva entre múltiplos objetivos e apresenta sugestões para a alocação de recursos hídricos visando o reabastecimento ecológico de pântanos.
Os resultados da pesquisa mostram que a economia de água por meio da supressão da evaporação com painéis fotovoltaicos de superfície pode melhorar efetivamente o valor econômico e a capacidade de garantia de recursos hídricos dos caniçais no pântano de Baiyangdian, mas terá um impacto negativo na geração de energia do reservatório de Danjiangkou. Sob demandas de reposição de água baixa, média e alta em Baiyangdian, o valor econômico dos caniçais aumentou em 50 milhões, 260 milhões e 550 milhões de yuans, respectivamente, e a capacidade de garantia de recursos hídricos aumentou em 61%, 42% e 28%, respectivamente. Em resumo, este estudo demonstra que a economia de água por meio da supressão da evaporação com painéis fotovoltaicos de superfície pode melhorar efetivamente o ambiente ecológico do pântano e reduzir o risco de seca. A otimização da alocação da água economizada por meio da supressão da evaporação com painéis fotovoltaicos de superfície pode maximizar os benefícios tanto para os pântanos quanto para os recursos hídricos.

Existe um grande potencial para a complementaridade entre a pesca e a energia fotovoltaica.
A aplicação mais comum da energia fotovoltaica em superfícies aquáticas é a "complementaridade entre a pesca e a energia fotovoltaica". Vejamos alguns casos reais.
O projeto complementar de piscicultura e energia fotovoltaica de 100 MW de Jinshan, da empresa Huadian Zhaoqing, localizado no distrito de Gaoyao, cidade de Zhaoqing, província de Guangdong, possui um viveiro de peixes de aproximadamente 1.200 acres, com fileiras de quatro ou cinco metros de altura. Painéis fotovoltaicos Organizado de forma impecável. A geração de energia fotovoltaica pode ser utilizada na parte superior, e peixes e patos podem ser criados na parte inferior.
Entende-se que, inicialmente, este projeto não foi bem recebido pelos moradores, que temiam que a instalação de painéis fotovoltaicos no tanque de peixes afetasse a criação. No entanto, após a introdução da primeira leva de peixes e patos, as vantagens da "complementaridade entre piscicultura e energia fotovoltaica" logo se tornaram evidentes. Nos verões anteriores, devido às altas temperaturas constantes, os piscicultores frequentemente sofriam grandes perdas de alevinos e patos, sem encontrar uma solução eficaz. Agora, porém, o "guarda-sol" fotovoltaico com mais de 4 metros de altura no tanque proporciona sombra. Tanto os peixes quanto os patos na água aumentaram a taxa de sobrevivência, o que se tornou o benefício mais direto trazido pelo modelo de "complementaridade entre peixes e luz".
Este é o projeto complementar de piscicultura e iluminação de 100 MW de Jinshan, da empresa Huadian Zhaoqing, localizado no distrito de Gaoyao, cidade de Zhaoqing, província de Guangdong. O tanque de piscicultura de todo o projeto tem cerca de 1.200 acres, e fileiras de painéis fotovoltaicos de quatro a cinco metros de altura estão dispostas ordenadamente. A geração de energia fotovoltaica pode ser utilizada na parte superior, enquanto peixes e patos podem ser criados na parte inferior.
Entende-se que, inicialmente, este projeto não foi bem recebido pelos moradores, que temiam que a instalação de painéis fotovoltaicos no tanque de peixes afetasse a criação. No entanto, após a introdução da primeira leva de peixes e patos, as vantagens da "complementaridade entre peixes e luz" logo se tornaram evidentes. Nos verões anteriores, devido às altas temperaturas constantes, os alevinos de peixes e patos dos criadores sofriam grandes perdas, sem uma solução eficaz. Agora, porém, o "guarda-chuva" fotovoltaico com mais de 4 metros de altura no tanque proporciona sombra. Tanto os peixes quanto os patos na água aumentaram a taxa de sobrevivência, o que se tornou o benefício mais direto trazido pelo modelo de "complementaridade entre peixes e luz".
Peixes e camarões continuam sendo criados sob o painéis fotovoltaicosCom a ajuda de suportes fotovoltaicos, a base equipou cada tanque de criação com uma estufa de aço, coberta com placas isolantes e películas impermeáveis. A temperatura da água atinge cerca de 25°C, o que realmente permite que a criação de camarão em estufa fotovoltaica proporcione "resfriamento no verão e aquecimento no inverno". Ao adotar um modelo de criação em etapas, baseado em fábrica, a temperatura e a umidade do tanque de criação podem ser ajustadas de forma eficaz para criar um bom ambiente de crescimento para o camarão. Nesse contexto, a produção de camarão branco na América do Sul atingiu mais de 10 vezes a da criação tradicional em tanques de terra.
Ao observarmos o mundo, encontramos recursos extremamente abundantes, como oceanos, rios, lagos e reservatórios. As usinas fotovoltaicas de superfície representam, sem dúvida, a terceira frente para superar as limitações de recursos terrestres e expandir a geração de energia fotovoltaica. Contudo, à medida que a escala da energia fotovoltaica em água aumenta, seu impacto no meio ambiente ainda precisa ser levado a sério. Como manter o desenvolvimento saudável da indústria de energia fotovoltaica em superfície com soluções de design e materiais mais ecológicos e ambientalmente amigáveis ​​será uma importante "questão a ser testada" no setor.