هل يمكن لمحطات الطاقة الشمسية العائمة تقليل درجة حرارة المياه في البحيرات؟ دراسة جديدة تكشف

تُظهر الأبحاث الحديثة أن محطات الطاقة الشمسية العائمة (FPV) يمكن أن تُساهم في خفض درجة حرارة المياه في البحيرات بحوالي 1.2 درجة مئوية، وفقًا لدراسة علمية أُجريت على مدى ثلاث سنوات في فرنسا. وقد تم استخدام أسلوب “قبل-بعد-تحكم-أثر” (BACI) لدراسة التأثيرات البيئية لهذه التقنية، حيث تم قياس التغيرات في درجات حرارة المياه في ست بحيرات فرنسية مشابهة.

منهج البحث

أُجريت الدراسة بين ديسمبر 2020 وديسمبر 2023 في ست بحيرات من نوع الحفر الحصى الواقعة في سهل نهر جارون جنوب غرب فرنسا. تم جمع البيانات عن درجات الحرارة باستخدام عوامات مزودة بأجهزة تسجيل بيانات تم تثبيتها حتى عمق 4 أمتار. بعد مرور عام من جمع البيانات، تم تثبيت محطات الطاقة الشمسية العائمة في ثلاث من هذه البحيرات، مما سمح بإجراء تحليل “قبل-بعد” للتأثيرات.

النتائج الرئيسية

أظهرت الدراسة أن المياه في البحيرات التي تحتوي على محطات طاقة شمسية عائمة كانت أقل سخونة مقارنة بتلك التي لا تحتوي على هذه المحطات. قبل تركيب أنظمة الطاقة الشمسية العائمة، كانت درجة حرارة المياه في البحيرات المتأثرة (FPV) تتراوح بين 15.0 و15.3 درجة مئوية، بينما في البحيرات غير المتأثرة كانت 15.3 درجة مئوية. بعد تركيب محطات الطاقة الشمسية العائمة، ارتفعت درجة الحرارة في البحيرات المتأثرة إلى 16.9 درجة مئوية، بينما في البحيرات غير المتأثرة بلغت 18.1 درجة مئوية.

تأثيرات موسمية

كانت التغيرات في درجة الحرارة ملحوظة بشكل أكبر في الربيع والصيف. في الربيع، تم تسجيل فرق متوسط قدره 2.3 درجة مئوية بين البحيرات المتأثرة وغير المتأثرة، بينما في الصيف كان الفرق 1.9 درجة مئوية. أما في فصل الشتاء والخريف، فكان الفرق أقل بكثير، حيث لم يتجاوز 0.6 درجة مئوية.

كما تم ملاحظة أنه مع زيادة درجة حرارة الهواء بمقدار 1 درجة مئوية، كانت درجة حرارة المياه في البحيرات التي تحتوي على محطات الطاقة الشمسية العائمة تنخفض بمعدل 0.08 درجة مئوية. وعندما كانت درجة حرارة الهواء اليومية تتجاوز 30 درجة مئوية، كانت درجة حرارة المياه تنخفض بمعدل يزيد عن 2 درجة مئوية، بينما في الظروف الباردة كان الانخفاض محدودًا للغاية.

الآثار البيئية المحتملة

بينما يُعتبر انخفاض درجة حرارة المياه في الصيف نتيجة لوجود محطات الطاقة الشمسية العائمة مفيدًا للعديد من الكائنات الحية في المياه العذبة، إلا أن هذا التأثير الإيجابي قد يتم تعويضه بآثار سلبية أخرى. من هذه الآثار السلبية المحتملة: انخفاض مستويات الأوكسجين الذائب في المياه وتغيرات في دورة الكربون، بما في ذلك زيادة انبعاثات الغازات الدفيئة.

لذلك، يرى الباحثون أن الآثار الجانبية المحتملة لهذه التقنية على التنوع البيولوجي للأنظمة البيئية المائية ووظائفها البيئية تحتاج إلى مزيد من التقييم في المستقبل.

الخاتمة

أظهرت هذه الدراسة التجريبية الطويلة المدى أن محطات الطاقة الشمسية العائمة لها تأثير ملحوظ في خفض درجات حرارة المياه في البحيرات. لكن، وعلى الرغم من الفوائد المحتملة، من الضروري النظر في التأثيرات الجانبية الأخرى التي قد تنجم عن هذه التقنية، خاصة في ظل التغيرات المناخية التي تؤثر على النظم البيئية المائية.

تم نشر هذه النتائج في مجلة Journal of Environmental Management  تحت عنوان “Floating photovoltaics strongly reduce water temperature: A whole-lake experiment”  ، وشارك في الدراسة علماء من جامعة تولوز وجامعة كلود برنارد في ليون 1 في فرنسا.

للاطلاع على تفاصيل الدراسة البحثية من هنا