Far galleggiare un'idea energetica: gli scienziati studiano il pannello solare

Aug 04, 2023

Stagni ricoperti da pannelli solari in costruzione presso la Cornell Experimental Pond Facility. Due degli stagni di controllo sono sullo sfondo.

La Terra sta esaurendo lo spazio.

La società moderna richiede cibo ed energia sostenibile, quindi la scienza ha un’idea: per preservare i terreni agricoli per le colture e i terreni di conservazione per la fauna selvatica, posizionare pannelli fotovoltaici galleggianti su laghi, fiumi e bacini artificiali.

Il problema: nessuno ha definito completamente in che modo ettari di specchi d’acqua ricoperti da pannelli influenzano i sistemi acquatici biologici, ma la Cornell e l’ecologo dell’US Geological Survey Steve Grodsky – e un team multidisciplinare di ricercatori – lo impareranno presto.

Steve Grodsky, assistente professore, campiona gli artropodi su uno stagno coperto da pannelli solari presso la Cornell Experimental Pond Facility.

Dalla metà di giugno, Grodsky e un piccolo gruppo di studenti hanno collegato 378 pannelli solari e 1.600 galleggianti – a mano, uno alla volta – attraverso tre stagni presso il Cornell Experimental Pond Facility, adiacente all’aeroporto di Itaca. Il progetto triennale è finanziato dal Cornell Atkinson Center for Sustainability.

“Abbiamo bisogno di energia rinnovabile per mitigare il cambiamento climatico, e abbiamo bisogno di spazio per coltivare cibo e sostenere i servizi ecosistemici”, ha affermato il ricercatore principale Grodsky, assistente professore (per gentile concessione) di risorse naturali e ambiente presso la Facoltà di Agricoltura e Scienze della Vita, e un membro della facoltà presso la Cornell Atkinson. “Se copriamo parzialmente laghi e bacini artificiali con pannelli solari, come possiamo farlo in modo intelligente e sostenibile? Questo è quello che scopriremo.”

Nello specifico, il progetto esaminerà il modo in cui i pannelli solari galleggianti sugli stagni di ricerca influenzano le parti abiotiche e biotiche dell'acqua; e come se la passano i microbi, i macroinvertebrati (lumache e gamberi), le macrofite (piante acquatiche) e i pesci. I ricercatori monitoreranno le emissioni di gas serra degli stagni, la crescita delle alghe estive, la bioacustica e il DNA ambientale.

Gli scienziati della Cornell che si uniscono a Grodsky come investigatori co-principali sono:

Ciel & Terre, un'azienda francese specializzata nello sviluppo di pannelli solari galleggianti, sta collaborando con i ricercatori. L'azienda ha implementato circa 280 progetti di questo tipo in tutto il mondo.

Grodsky ha affermato che l’interesse per i pannelli solari alimentati dall’acqua è in aumento. Lo scorso dicembre, il deputato Paul Tonko (D-New York) e il deputato Jared Huffman (D-California) hanno introdotto il “Protect our Waters and Explore Renewables on our Reservoirs Act”, noto come “POWER our Reservoirs Act”, che avrebbe risparmiare terra, possibilmente ridurre la proliferazione di alghe dannose, promuovere la produzione di energia pulita nei bacini idrici federali ed esaminare l’implementazione dell’energia solare galleggiante per creare energia rinnovabile.

Citando i rapporti del National Renewable Energy Laboratory, la proposta di legge afferma che l’installazione di pannelli solari galleggianti sui bacini idrici potrebbe risparmiare 5 milioni di acri di terreno e soddisfare il 10% del fabbisogno elettrico del paese.

Anche se Grodsky avrebbe preferito collegare questi pannelli solari alla rete elettrica, il progetto era troppo costoso.

Gli stagni rilasciano naturalmente gas serra man mano che la materia organica nell'acqua cresce e muore.

Steve Grodsky, a sinistra, e la dottoranda Caitlin Davis, aggiungendo pannelli solari a uno stagno a luglio, mirano a capire come i pannelli fotovoltaici galleggianti influenzano la biologia dell'acqua.

Alla fine di luglio, il ricercatore post-dottorato Nicholas Ray, la studentessa del master Tess Canino e Jera Jansen '25 hanno iniziato a esaminare le concentrazioni di anidride carbonica, metano e protossido di azoto emanate dagli stagni.

"Se riusciamo a comprendere le implicazioni scientifiche del solare galleggiante, avremo l'opportunità di produrre energia con un impatto ambientale possibilmente basso", ha affermato Ray, che lavora nel laboratorio di Holgerson.

Nei vicini stagni di controllo, Canino – il cui background è nella silvicoltura – è uscito in kayak per leggere i monitor di intrappolamento del gas e richiamare le misurazioni. "Non sono seduto in poltrona", hanno detto. “Ciò contribuisce agli sforzi di conservazione. Questa ricerca sul campo è applicabile alla nostra attuale crisi globale e può aiutare a mitigare l’impatto del cambiamento climatico”.