Eine Energieidee vorantreiben: Wissenschaftler untersuchen Solarpanel

Jul 23, 2023

Mit Solarpaneelen ausgestattete Teiche werden in der Cornell Experimental Pond Facility gebaut. Im Hintergrund befinden sich zwei der Kontrollbecken.

Der Erde geht der Platz aus.

Die moderne Gesellschaft verlangt nach Nahrung und nachhaltiger Energie, daher hat die Wissenschaft eine Idee: Um landwirtschaftliche Flächen für den Anbau und Naturschutzgebiete für die Tierwelt zu erhalten, platzieren Sie schwimmende Photovoltaikmodule auf Seen, Flüssen und Stauseen.

Das Problem: Niemand hat vollständig definiert, wie sich Hektar große, mit Tafeln bedeckte Gewässer auf biologische Wassersysteme auswirken, aber der Ökologe Steve Grodsky von Cornell und dem US Geological Survey – und ein multidisziplinäres Forscherteam – werden es bald lernen.

Steve Grodsky, Assistenzprofessor, beprobt Arthropoden in einem mit Solarpaneelen bedeckten Teich in der Cornell Experimental Pond Facility.

Seit Mitte Juni haben Grodsky und eine kleine Gruppe von Studenten 378 Sonnenkollektoren und 1.600 Schwimmkörper – einen nach dem anderen – von Hand über drei Teiche in der Cornell Experimental Pond Facility neben dem Flughafen Ithaca verbunden. Das dreijährige Projekt wird vom Cornell Atkinson Center for Sustainability finanziert.

„Wir brauchen erneuerbare Energien, um den Klimawandel einzudämmen, und wir brauchen Platz für den Anbau von Nahrungsmitteln und die Unterstützung von Ökosystemdienstleistungen“, sagte der Hauptforscher Grodsky, Assistenzprofessor (mit freundlicher Genehmigung) für natürliche Ressourcen und Umwelt am College of Agriculture and Life Sciences und a Fakultätsmitglied bei Cornell Atkinson. „Wenn wir Seen und Stauseen teilweise mit Sonnenkollektoren bedecken, wie können wir das auf intelligente und nachhaltige Weise tun? Das werden wir herausfinden.“

Konkret wird das Projekt untersuchen, wie sich schwimmende Solarpaneele auf den Forschungsteichen auf die abiotischen und biotischen Anteile des Wassers auswirken; und wie es Mikroben, Makrowirbellosen (Schnecken und Krebse), Makrophyten (Wasserpflanzen) und Fischen ergeht. Die Forscher werden die Treibhausgasemissionen der Teiche, das Algenwachstum im Sommer, die Bioakustik und die Umwelt-DNA verfolgen.

Cornell-Wissenschaftler, die Grodsky als Co-Hauptforscher beitreten, sind:

Ciel & Terre, ein französisches Unternehmen, das sich auf die Entwicklung schwimmender Solarmodule spezialisiert hat, arbeitet mit den Forschern zusammen. Das Unternehmen hat weltweit rund 280 solcher Projekte umgesetzt.

Grodsky sagte, das Interesse an wasserbasierten Solarmodulen steige. Im vergangenen Dezember stellten der Abgeordnete Paul Tonko (D-New York) und der Abgeordnete Jared Huffman (D-Kalifornien) den „Protect our Waters and Expand Renewables on our Reservoirs Act“ vor, der als „POWER our Reservoirs Act“ bekannt ist Land sparen, möglicherweise schädliche Algenblüten reduzieren, die Produktion sauberer Energie auf Bundeswasserreservoirs vorantreiben und den Einsatz schwimmender Solaranlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energie prüfen.

Unter Berufung auf Berichte des National Renewable Energy Laboratory heißt es in dem Gesetzesvorschlag, dass durch den Einsatz schwimmender Solarmodule auf Stauseen 5 Millionen Hektar Land eingespart und 10 % des Strombedarfs des Landes gedeckt werden könnten.

Obwohl Grodsky es vorgezogen hätte, diese Solarpaneele an das Stromnetz anzuschließen, war dies für dieses Projekt zu teuer.

Teiche setzen auf natürliche Weise Treibhausgase frei, wenn organische Stoffe im Wasser wachsen und sterben.

Steve Grodsky (links) und die Doktorandin Caitlin Davis haben im Juli Sonnenkollektoren in einem Teich angebracht und wollen verstehen, wie schwimmende Photovoltaik-Paneele die Biologie des Wassers beeinflussen.

Ende Juli begannen der Postdoktorand Nicholas Ray, die Masterstudentin Tess Canino und Jera Jansen '25, die aus den Teichen austretenden Kohlendioxid-, Methan- und Lachgaskonzentrationen zu untersuchen.

„Wenn wir die wissenschaftlichen Implikationen der schwimmenden Solarenergie verstehen, haben wir die Möglichkeit, Energie mit möglichst geringem ökologischen Fußabdruck zu erzeugen“, sagte Ray, der in Holgersons Labor arbeitet.

Zu den nahegelegenen Kontrollteichen fuhr Canino – der aus der Forstwirtschaft stammt – mit dem Kajak hinaus, um die Gaseinfangmonitore abzulesen und die Messungen abzurufen. „Ich sitze nicht in einem Sessel“, sagten sie. „Dies trägt zu den Naturschutzbemühungen bei. Diese praxisnahe Forschung ist auf unsere aktuelle globale Krise anwendbar und kann dazu beitragen, die Auswirkungen des Klimawandels abzumildern.“

Aus Sicht der Nachhaltigkeit sei es wichtig, die Auswirkungen auf Ökosysteme zu verstehen, sagte Grodsky: „Es geht nicht darum, die Entwicklung erneuerbarer Energien zu verlangsamen; Es geht darum, wissenschaftliche Genauigkeit einzubeziehen, um den Einsatz schwimmender Solaranlagen nachhaltiger zu gestalten.“

Bei der heutigen Energiewende auf erneuerbare Energien müsse die Wissenschaft Nachhaltigkeit von Anfang an berücksichtigen, sagte Grodsky. „Wenn wir direkt einsteigen, könnten wir später unbeabsichtigte Konsequenzen feststellen. Wir brauchen erneuerbare Energien, um den Klimawandel einzudämmen, aber wie können wir das auf intelligente und nachhaltige Weise tun?“

Zusätzlich zu Ray, Canino und Jansen halfen beim Plattenbau an den Teichen: Tim Boycott, Trifosa Simamora und Caitlin Davis, Doktoranden für natürliche Ressourcen und Umwelt; Sheen Dwyer-McNulty '23; und Dave Grodsky.

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