Nowe badanie szczegółowo opisuje, w jaki sposób pływające fotowoltaiki wpływają na przepływ wiatru i natężenie promieniowania w jeziorze, a także na temperaturę wody na różnych głębokościach. Autorzy twierdzą jednak, że potrzebne są dalsze badania nad projektowaniem systemów tak, aby zmaksymalizować korzyści płynące z samych zbiorników wodnych.

Zespół naukowców z Instytutu Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej ISE i Uniwersytetu we Fryburgu ocenił pływający system fotowoltaiczny (FPV) na jeziorze Maywald w południowo-zachodnich Niemczech, aby określić jego wpływ na właściwości termiczne jeziora.

W swoich badaniach nad systemem FPV o mocy 749 kW na jeziorze naukowcy wykorzystali szeroko zakrojone pomiary meteorologiczne i hydrologiczne, aby zbadać wpływ systemu na przypowierzchniowy boczny przepływ wiatru, natężenie promieniowania, temperaturę wody i bilans energetyczny.

Zespół odkrył, że najwyższa warstwa wody wykazuje duże wahania temperatury wody (ΔTw) w zależności od pory dnia.

„W szczególności ujemne wartości ΔTw można zaobserwować w warstwie przypowierzchniowej, co wskazuje na efekt chłodzenia systemu. Głębokość i odchylenie standardowe średniej różnicy temperatur wody wykazują silną ujemną korelację (r = -0,87). 0 do 5 Wahania różnicy temperatur wody w zakresie głębokości m były znacznie większe niż w zakresie głębokości od 5 do 10 m (p = 0,0007).”

Zdaniem naukowców odkrycia mogą wskazywać, że oddziaływanie FPV występuje głównie w górnej warstwie wody i może mieć różne skutki w dzień i w nocy, przy czym najsilniejsze ochłodzenie występuje w przypowierzchniowej warstwie wody.

Aby określić wpływ FPV na jezioro, zespół wykorzystał jako dane wejściowe ogólny model jeziora z pomiarami globalnego poziomego napromieniowania (GHI) powyżej i poniżej modułu. Ponadto zespół wykorzystał dane wygenerowane przez małe nadajniki wiatru do analizy różnic w prędkości wiatru bocznego w pobliżu powierzchni powodowanych przez system.

„Na podstawie analizy wrażliwości zmniejszonego wiatru można zaobserwować, że wpływ FPV na prędkość wiatru przy powierzchni może mieć znaczny wpływ na właściwości termiczne jeziora” – czytamy w badaniu. „Chociaż zmierzone natężenie napromienienia (73%) i wiatr (23%) wskazywałyby na efekt równoważący zmiany klimatu, jednak duża redukcja wiatru mogłaby mieć stabilizujący wpływ na stratyfikację i znacznie zwiększyć temperaturę wód powierzchniowych w ekstremalnych latach, takich jak 2018. To z kolei może jeszcze bardziej wzmocnić wpływ prognoz zmian klimatycznych.”

Te złożoności oznaczają, że należy przeprowadzić więcej badań w celu monitorowania interakcji między FPV a wodą, aby można było projektować systemy „w taki sposób, aby miały korzystny wpływ na jednolite części wód pod względem zmiany klimatu” – stwierdziła grupa.