Metsä ja maaperä ovat hiilivarastoja ja hiilen sitojia
- Puustoon on sitoutunut hiiltä runkoihin, oksiin ja juuriin.
Maaperässä hiiltä on humuksessa, juuristossa ja karikkeessa.
Metsä sitoo joka vuosi lisää hiiltä, jos se on kasvuvaiheessa.
Jos metsä kaadetaan aurinkovoimalan tieltä
- Osa puustoon varastoituneesta hiilestä vapautuu ajan kuluessa ilmakehään puun käyttötavasta riippuen (energia, lyhytikäiset tuotteet, lahoaminen).
Maaperän hiilivarasto voi pienentyä, jos pintamaata poistetaan, maata muokataan raskaasti tai se tiivistyy rakentamisen seurauksena.
Alueen hiilinielu heikkenee, koska uutta varjostavaa puustoa ei päästetä kasvamaan paneelien yhteyteen.
- Metsäbiotyypin pinta-alan väheneminen heikentää luonnon monimuotoisuutta.
- Alueen vesitalous muuttuu haihduttavan puuston vähentyessä, mistä johtuen ravinne ja irtoainespäästöt ympäristöön voivat kasvaa.
Huom! Tämä ei tarkoita, että aurinkovoimala olisi ympäristövaikutuksiltaan huono ratkaisu, koska sillä joka tapaukseesa pyritää irtaulutumaan fossiilienergiasta, mutta metsämaan muuttaminen energiantuotantoalueeksi tuo lisäpäästöjä verrattuna tilanteeseen, jossa metsä saisi jatkaa kasvuaan. Maankäytön muutoksesta aiheutuvat päästöt tulisi sisällyttää elinkaaritarkasteluun.
Agri-PV ja maan kaksoiskäyttö
Viljelysmaa ei yleensä ole yhtä suuri hiilinielu kuin kasvava metsä, mutta myös pelloilla on hiilivarasto ja hiilen sitoutuminen maaperään jatkuu erityisesti nurmiviljelyssä ja muilla monivuotisilla kasveilla.
Kun aurinkovoimala sijoitetaan pellolle, on olennaista, miten sen yhteydessä oleva maa jää käyttöön:
-
Tavanomainen maa-asenteinen voimala (CGMPV)
Jos pellosta tulee käytännössä suljettu voimala-alue, kasvillisuus usein poistetaan tai se yksipuolistuu ja sen hoito muuttuu ei ruokaa tuottavaksi. Vapaata maata on vähemmän paneelirivien väleissä. Maaperähiiltä voi silti sitoutua, jos kasvillisuus pidetään elävänä ja maaperä ehjänä, mutta maankäytön profiili siirtyy selkeämmin energiantuotantoon. -
AgriPV eli maan kaksoiskäyttö
AgriPV-ratkaisuissa aurinkopaneelit asennetaan tyypillisesti väljemmin ja ennen kaikkea niin, että pelto jää edelleen ruoan tuotantokäyttöön (viljely tai laidunnus). Tämä tarkoittaa hiilinielujen kannalta, että-
kasvillisuus jatkaa yhteyttämistä esim. osin valoa läpäisevien paneelien alla ja rivien välissä,
-
maaperään kertyy juuribiomassaa sekä eloperäistä ainesta ja
-
hiilen sidonta voi jopa vahvistua, jos viljelykasvit ja käytännöt tukevat maaperähiilen kertymistä (esimerkiksi pysyvä nurmi, vähennetty muokkaus)
-
AgriPV:n ydinajatus on, että sama maa-ala tuottaa sekä energiaa, että ravinnoksi kelpaavaa biomassaa (ihmisravinto tai eläinrehu). Tällöin uuden energiantuotannon ilmastohyöty saadaan ilman, että merkittävää hiilinielua, kuten metsää, tarvitsee raivata voimalan alta. Toki AgriPV on kompromissiratkaisu eikä biomassaa tai aurinkosähköä saada kaksoiskäytössä yhtä paljon, kuin erillisiltä yksiköiltä saataisiin.
Muita mahdollisia ympäristöhyötyjä ja -vaikutuksia
- Parannettu maan- ja vedenkäytön tehokkuus: Kaksoiskäyttö tuottaa enemmän ruokaa ja energiaa käytettyä maayksikköä kohden.
- Mikroilmaston säätely:
- Aurinkopaneelien osittainen varjostus alentaa maaperän lämpötilaa ja rajoittaa veden haihtumista, mikä parantaa merkittävästi satojen selviytymistä ja satoa kuivissa tai kuivuudelle alttiissa ympäristöissä.
- Paneelit toimivat kilpinä, jotka suojaavat alla olevaa kasvillisuutta äärimmäisiltä helleaalloilta, rankkasateilta, rakeilta ja kovilta tuulilta. Lisäksi sadon haihtuminen auttaa jäähdyttämään aurinkopaneeleja alhaalta päin, mikä tahattomasti hieman lisää aurinkokennojen tehokkuutta.
- Hiilidioksidipäästöjen vähentäminen: Syrjäyttämällä fossiilisiin polttoaineisiin perustuvaa sähköntuotantoa AgriPV-asennukset hillitsevät ilmastonmuutosta ja vähentävät merkittävästi kasvihuonekaasupäästöjä.
- Biodiversiteetti ja maaperän suojelu: Paneelien alla olevat varjostetut tilat luovat mikro-elinympäristöjä, joita voidaan hyödyntää pölyttäjille ystävällisten mesikasvien kasvattamiseen tai kestävän karjan laiduntamisen tukemiseen. Rakenteet vähentävät myös tuulen ja veden aiheuttamaa eroosiota. Huom. ekologiset vaikutukset seuraavasssa.
- Ekologiset vaikutukset:
- AgriPV-järjestelmien valmistamisessa tarvittavat mineraalivarat; merkittäviä määriä mm. terästä, alumiinia, hopeaa ja kuparia.
- Muuttunut hydrologia ja pintavesien valunta: Maiseman muokkaaminen korotetuilla paneeleilla muuttaa sadeveden virtausta. Ilman asianmukaista salaojituksen hallintaa paneeleista peräisin oleva keskittynyt valunta voi aiheuttaa paikallisesti liettymistä, maaperän eroosiota tai veden kertymistä.
- Maaperän tiivistyminen ja häiriöt: Pilarien ja perustusten asennuksessa tarvittavat raskaat koneet voivat johtaa maaperän tiivistymiseen, mikä väliaikaisesti häiritsee paikallista ekologiaa ja juuristoa, jos sitä ei suunnitella huolellisesti.
- Kompromissit satojen kanssa: Vaikka varjoherkät kasvit voivat kärsiä rajoitetusta auringonvalosta, tämä vaikutus riippuu suuresti kontekstista. Huonosti suunnitellut asettelut voivat aiheuttaa liiallista varjostusta tai mikroilmaston muutoksia, jotka tahattomasti estävät tiettyjen valoa vaativien kasvien kasvua.
Esimerkkejä ympäristövaikutuksista
Alla olevat tutkimuskoosteet havainnollistavat, minkälaisia ympäristövaikutuksia tavanomaisilla ja AgriPV-aurinkovoimaloilla voi olla.
Metsä → aurinkovoimala ja maankäytön muutoksen päästöt
Tutki agri-PV järjestelmää köyhällä alkuperäisellä maalla (maapähkinä + raiheinä paneelien alla ja rivien välissä, verrokkina luonnontilainen maa).
Agri-PV järjestelmä lisäsi maankosteutta, orgaanista hiiltä, typen, fosforin ja kaliumin määriä sekä mikrobibiomassaa ja ureasiaktiivisuutta ja paransi maaperän laatuindeksiä 45–184 % verrattuna kontrolliin.
Tulosten mukaan agri-PV -järjestelmä vähensi maaperän hiilen mineralisaatiota ja paransi hiilen sekä ravinteiden varastoitumista.
Katsaus agri-PV:n ja regeneratiivisen, eli uudistavan viljelyn yhdistämiseen.
Varjostus + monipuoliset kasvipeitteet ja kerääjäkasvit voivat lisätä maaperän orgaanista ainesta ja hiilivarastoa, vähentää eroosiota ja parantaa maan rakennetta, eli käytännössä tukea hiilinielun säilymistä tai vahvistumista.
GEF STAP 2024 – Agrivoltaics (taustaraportti)
Etu hiilensidonnan kannalta on maa-alan kaksoiskäyttö: sama alue tuottaa sekä ruokaa että energiaa, samalla kun elävä kasvipeite ja parantunut maaperän kosteus voivat tukea maaperähiilen kertymistä ja vähentää eroosiota.
Tuodaan esiin, että hiilensidontaa vahvistavat hyödyt eivät toteudu automaattisesti, vaan riippuvat ratkaisun suunnittelusta: kasvilajien ja viljelyjärjestelmän valinnasta, laidunnuksen tai niiton/sadonkorjuun toteutuksesta sekä siitä, vältetäänkö maaperää köyhdyttäviä käytäntöjä.
Aurinkopuistot ja maaperän hiilivarasto / hiilipäästöt
8 havaintoasemaa Kiinassa, paneelien alla, rivien välissä ja voimalan ulkopuolisella luonnonmaalla.
Maaperän hiilivarasto paneelien alla ja välissä oli 58,9 % ja 65,4 % luonnontilan maasta, eli rakentaminen vähensi hiilivarastoa.
Samalla maaperän CO₂-päästöt (respiraatio) laskivat paneelien alla ja välissä 38,8 % ja 53,22 % luonnontilan tasosta.
Elinkaaritarkastelussa maaperähiilen menetys oli alle 2 % voimalan käytön aikaisesta kokonaispäästövähennyksestä.
Laaja kirjallisuuskatsaus maaperähiileen aurinkopuistoissa.
Korostaa, että vaikutukset maaperähiileen riippuvat ennen kaikkea lähtömaankäytöstä ja hoitokäytännöistä (kasvillisuuden ylläpito vs. voimakas raivaus, laidunnus, niitto jne.) sekä paneloinnin aiheuttamasta mikroilmastosta (varjostus, viileneminen, kosteuden muutos).
Paneelit laskivat maaperän lämpötilaa noin 10 % ja maaperän CO₂-virta (efflux) pieneni noin 50 %, mutta varhaisen sukkession eli esim. hakkuuaukkojen tai nuorten taimikoiden, kasvillisuus ei juuri muuttunut.
Paneelien varjostus voi selvästi hillitä maaperän hiilen mineralisaatiota, vaikka varasto sinänsä olisi pienempi kuin luonnontilaisella maalla.
Tarkastelee kasvillisuuden, maaperäeliöstön ja maaperähiilen muutoksia paneelien alla ja välissä.
Löytää tyypillisesti voimakasta tilallista vaihtelua paneelien alla vs. rivien välissä sekä sen, että hoitokäytännöt (niitto, laidunnus jne.) ratkaisevat paljon enemmän kuin pelkkä paneelien olemassaolo.