توضح دراسة جديدة كيفية تأثير الخلايا الكهروضوئية العائمة على تدفق الرياح والإشعاع في البحيرة، وتأثيرها على درجة حرارة الماء في أعماق مختلفة. ومع ذلك، يقول المؤلفون إن هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث حول كيفية تصميم أنظمة لتحقيق أقصى قدر من فوائد المسطحات المائية نفسها.

قام فريق من الباحثين من معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية ISE وجامعة فرايبورغ بتقييم نظام الطاقة الكهروضوئية العائمة (FPV) على بحيرة مايوالد في جنوب غرب ألمانيا لتحديد تأثيره على الخواص الحرارية للبحيرة.

في دراستهم لنظام FPV بقدرة 749 كيلووات على بحيرة، استخدم الباحثون قياسات جوية وهيدرولوجية واسعة النطاق لدراسة تأثيرات النظام على تدفق الرياح الجانبية القريبة من السطح والإشعاع ودرجة حرارة الماء وتوازن الطاقة.

وجد الفريق أن طبقة الماء العليا تظهر اختلافات كبيرة في درجة حرارة الماء (ΔT w ) اعتمادًا على الوقت من اليوم.

"على وجه الخصوص، يمكن ملاحظة قيم ΔTw السالبة في الطبقة القريبة من السطح، مما يشير إلى تأثير تبريد النظام. يظهر العمق والانحراف المعياري لفرق متوسط ​​درجة حرارة الماء ارتباطًا سلبيًا قويًا (r = -0.87). 0 إلى 5 كان تقلب فرق درجة حرارة الماء في نطاق العمق m أعلى بكثير من ذلك في نطاق العمق من 5 إلى 10 أمتار (ع = 0.0007)."

ووفقا للباحثين، قد تشير النتائج إلى أن تأثير FPV يقع بشكل رئيسي في طبقة المياه العليا وقد يكون له تأثيرات مختلفة خلال النهار والليل، مع حدوث أقوى تبريد في طبقة المياه القريبة من السطح.

لتحديد تأثير FPV على البحيرة، استخدم الفريق نموذجًا عامًا للبحيرة مع قياسات الإشعاع الأفقي العالمي (GHI) أعلى وأسفل الوحدة كمدخلات. بالإضافة إلى ذلك، استخدم الفريق البيانات التي تم إنشاؤها بواسطة أجهزة إرسال الرياح الصغيرة لتحليل الاختلافات في سرعة الرياح الجانبية بالقرب من السطح الناجمة عن النظام.

تقول الدراسة: "استنادًا إلى تحليل حساسية الرياح المنخفضة، يمكن ملاحظة أن تأثير FPV على سرعة الرياح القريبة من السطح يمكن أن يكون له تأثير كبير على الخواص الحرارية للبحيرة". "على الرغم من أن الإشعاع المقاس (73%) والرياح (23%) قد ينطويان على تأثير موازن على تغير المناخ، إلا أن الانخفاض الكبير في الرياح يمكن أن يكون له تأثير استقرار على التقسيم الطبقي ويزيد بشكل كبير من درجات حرارة المياه السطحية في السنوات القصوى مثل عام 2018. وهذا بدوره يمكن أن يزيد من تضخيم تأثير توقعات تغير المناخ."

وقالت المجموعة إن هذه التعقيدات تعني أنه ينبغي إجراء المزيد من الأبحاث لرصد التفاعل بين مركبات FPV والمياه بحيث يمكن تصميم الأنظمة خصيصًا "ليكون لها آثار مفيدة على المسطحات المائية فيما يتعلق بتغير المناخ".