Ladang Solar Gergasi China Memulihkan Ekosistem dan Membekalkan Tenaga kepada Jutaan Penduduk

Oasis baharu terbentuk di bawah panel solar

Di dataran tinggi Qinghai di Dataran Tinggi Tibet, China membina projek solar yang luas, sekali gus mengubah campuran tenaga serta tanah di bawahnya. Di kawasan gurun seluas kira-kira 235 batu persegi, lebih tujuh juta panel fotovolta menyumbang tenaga elektrik kepada grid pada hari cerah dan melindungi tanah gersang daripada cahaya matahari sepanjang masa yang selebihnya. Teduhan itu, bersama angin yang lebih tenang di celah barisan panel, membantu rumput dan pokok renek kecil tumbuh di kawasan yang sebelum ini didominasi tanah tandus dan pasir. Kini, para penggembala membawa biri-biri merentasi kawasan panel, memanfaatkan tumbuh-tumbuhan yang kembali tumbuh sebagai makanan ternakan sambil membantu mengawal ketinggian tumbuhan.

Ini ialah kompleks fotovolta bersambung terbesar di dunia, dengan keluasan yang cukup untuk membekalkan tenaga kepada sehingga lima juta isi rumah apabila keadaan mengizinkan. Projek ini terletak di persimpangan dua keutamaan mendesak: mengurangkan pelepasan karbon dan menstabilkan landskap yang semakin menyerupai gurun sejak beberapa dekad lalu. China mempunyai zon gurun dan separa gurun yang luas, dan kajian kebangsaan menganggarkan kira-kira satu perempat daripada tanah negara itu ialah gurun. Tekanan penggurunan menjejaskan ratusan juta orang melalui ribut debu, hakisan dan kehilangan tanah produktif. Projek mega dalam persekitaran ini menguji bagaimana infrastruktur tenaga boleh berfungsi serentak sebagai alat pengurusan landskap.

Bukti awal menunjukkan peningkatan ekologi yang boleh diukur di kawasan pemasangan panel, namun para saintis turut mengingatkan bahawa reka bentuk dan pengurusan rapi diperlukan bagi mengelakkan tekanan baharu terhadap tanah yang rapuh. Pasukan penyelidik yang menilai Taman Fotovolta Gonghe, teras pembangunan Qinghai ini, melaporkan perubahan pada kelembapan, suhu dan angin di aras tanah yang menyokong pemulihan tumbuh-tumbuhan. Mereka turut menemui perubahan pada nutrien tanah dan kepelbagaian tumbuhan yang perlu dipantau secara berterusan. Gambaran yang muncul bukanlah penghijauan ajaib, tetapi dorongan beransur-ansur dan terurus ke arah keadaan tanah yang lebih sihat, seiring pengeluaran tenaga bersih berskala besar.

Bagaimana projek gergasi ini terbentuk di Qinghai

Teras projek ini terletak di Daerah Gonghe, dalam Wilayah Autonomi Tibet Hainan, merentasi Gurun Gobi Talatan. Kawasan itu menerima sinaran suria yang kuat sepanjang sebahagian besar tahun, namun mengalami hujan yang rendah dan penyejatan yang tinggi. Jurutera memasang barisan modul silikon monohablur dan polihablur pada struktur kecondongan tetap serta penjejak paksi tunggal. Susun atur itu direka untuk menangkap cahaya matahari selama berjam-jam sambil mewujudkan laluan teduh yang memperlahankan angin dan mengekalkan kelembapan sedikit lebih lama berhampiran permukaan.

Lokasi dan cara ia berfungsi

Ketinggian dataran tinggi, musim sejuk yang sejuk dan udara kering mengehadkan pertumbuhan tumbuh-tumbuhan dengan ketara. Di Gonghe, data iklim jangka panjang menunjukkan purata suhu tahunan sekitar 4 darjah Celsius, dengan hujan yang agak sedikit dan kadar penyejatan yang sangat tinggi. Tempoh sinaran matahari boleh mencecah kira-kira 2,300 hingga 3,500 jam setahun. Di dalam ladang solar, panel menghalang sebahagian sinaran langsung dan mengurangkan kekuatan angin berhampiran permukaan. Kesan iklim mikro ini kecil pada skala satu panel, namun pada kawasan seluas ratusan batu persegi, ia mewujudkan corak keadaan tanah yang lebih tenang dan sejuk pada waktu siang, sekali gus mengurangkan kehilangan kelembapan. Hasilnya, keadaan menjadi lebih sesuai untuk percambahan benih dan kelangsungan hidup tumbuhan berakar cetek.

Tenaga untuk jutaan isi rumah dan grid yang lebih stabil

Kapasiti gabungan projek ini menjadi penyumbang utama kepada bekalan kuasa serantau, khususnya pada waktu puncak siang hari. Pengendali melaporkan bekalan untuk sehingga lima juta isi rumah, angka yang bergantung pada cahaya matahari mengikut musim dan pengagihan kuasa grid. Pegawai tempatan dan penganalisis industri berkata projek itu menyediakan pekerjaan dalam pembinaan, operasi dan penyelenggaraan, manakala skala kapasiti penjanaan baharu membantu menstabilkan harga elektrik di komuniti sekitar serta meningkatkan keselamatan tenaga di barat China. Qinghai menjadi contoh integrasi tenaga bersih, dengan tenaga solar digabungkan dengan rangkaian penghantaran yang membekalkan pusat permintaan serta amalan pengurusan tanah di dalam dan sekitar kawasan panel.

Perubahan di bawah dan sekitar panel

Panel mengubah keadaan permukaan melalui tiga cara asas. Panel menghalang sebahagian sinaran suria daripada sampai ke tanah. Barisan panel memperlahankan angin seperti benteng angin rendah. Panel juga mengalihkan hujan dan salji ke jalur sempit di sepanjang tepinya. Gabungan perubahan ini meningkatkan kelembapan tanah berhampiran permukaan, meredakan turun naik suhu di aras tanah dan mengurangkan hakisan akibat angin. Dalam persekitaran gurun, perubahan kecil pada kelembapan dan pendedahan kepada angin pun boleh memberi peluang lebih baik kepada rumput dan pokok renek tahan lasak untuk tumbuh.

Iklim mikro dan tanah

Kajian yang telah melalui semakan rakan sebaya dan memberi tumpuan kepada kawasan Gonghe menyediakan bukti tersusun tentang perubahan ini. Analisis 2024 menggunakan kerangka berasaskan DPSIR, kaedah yang menelusuri pemacu, tekanan, keadaan, impak dan tindak balas untuk menilai perubahan alam sekitar, bagi membandingkan keadaan di dalam taman solar dengan zon kawalan di sekelilingnya. Kawasan di tapak memperoleh skor ekologi gabungan kira-kira 0.44 pada skala yang menunjukkan nilai lebih tinggi menandakan keadaan lebih sihat, manakala kawasan peralihan dan di luar tapak mendapat skor hampir 0.29. Para penyelidik mengaitkan keputusan lebih baik di tapak dengan peningkatan kecil tetapi konsisten pada iklim mikro, kelembapan tanah dan komuniti mikrob. Sistem penunjuk kajian itu, yang menggabungkan pensampelan lapangan, pemantauan jarak jauh dan pemberat statistik, menunjukkan trend keseluruhan keadaan tanah yang lebih baik di dalam kawasan panel berbanding tanah berdekatan tanpa panel. Pembaca boleh meneliti metodologi dan dapatan dalam artikel Scientific Reports yang diterbitkan oleh Nature melalui pautan ini.

Rekod lapangan dari taman solar gersang lain di dataran tinggi itu menunjukkan corak iklim mikro yang serupa. Tanah di bawah panel lazimnya lebih sejuk pada waktu siang dan sedikit lebih panas pada waktu malam berbanding tanah terdedah, dengan perubahan kelembapan relatif yang mengurangkan tekanan terhadap anak benih baharu. Angin yang lebih perlahan di permukaan, khususnya pada musim paling berangin, turut mengurangkan pergerakan pasir di sekitar tumbuhan muda. Keadaan ini tidak menjamin komuniti tumbuhan yang subur, tetapi mengurangkan halangan kepada percambahan dan kelangsungan hidup apabila disertai penjagaan asas tanah.

Tumbuh-tumbuhan dan nutrien

Namun, tindak balas komuniti tumbuhan adalah kompleks. Kajian di gurun Qinghai mendapati bahawa walaupun biomassa di bawah panel meningkat, kekayaan spesies dan indeks kepelbagaian Shannon menurun berbanding plot kawalan di luar kawasan panel. Kandungan air tanah meningkat di bawah panel, manakala fosforus tersedia menurun. Analisis mengenal pasti air tanah dan fosforus tersedia sebagai pemboleh ubah utama yang membentuk spesies dominan. Gabungan dapatan ini menunjukkan bahawa pengurus perlu memantau nutrien tanah dan persaingan tumbuhan apabila tumbuh-tumbuhan kembali. Pilihannya termasuk menyemai spesies asli secara bersasar di antara barisan panel, menambah fosforus pada skala kecil di kawasan terjejas yang kekurangan fosforus bagi tumbuhan asli, serta menetapkan masa kerja penyelenggaraan mengikut musim bagi melindungi pertumbuhan semula.

Adakah gurun mengalami peningkatan ekologi bersih?

Satu lagi kajian pembangunan solar di Dataran Tinggi Qinghai-Tibet menggunakan model perkhidmatan ekosistem untuk menilai penyerapan karbon, penstabilan pasir dan pengekalan tanah dari 2011 hingga 2020 merentasi fasa sebelum pembinaan, pembinaan dan selepas pembinaan. Selepas pemasangan panel, penyerapan karbon yang dimodelkan meningkat kira-kira 71 peratus, penstabilan pasir sekitar 81 peratus dan pengekalan tanah kira-kira 32 peratus. Peningkatan paling ketara tertumpu dalam lingkungan kira-kira 400 hingga 500 meter dari pemasangan, sejajar dengan kesan iklim mikro dan kekasaran permukaan yang semakin berkurangan apabila jarak bertambah. Artikel penuh yang diterbitkan dalam Environmental Research Letters boleh didapati daripada IOP melalui pautan ini.

Metrik ini penting kerana ia menterjemahkan perubahan di lapangan kepada manfaat yang disediakan landskap kepada manusia. Penyerapan karbon menunjukkan jumlah karbon yang boleh disimpan oleh tumbuhan dan tanah, sekali gus membantu usaha mitigasi iklim. Penstabilan pasir mengukur kestabilan permukaan, petunjuk yang berkait dengan ribut debu dan hakisan. Pengekalan tanah pula menunjukkan keupayaan tanah mengekalkan lapisan atasnya ketika angin bertiup dan hujan turun sekali-sekala. Jika dikekalkan, peningkatan perkhidmatan ini bermakna kurang hari berdebu, keadaan ragutan yang lebih baik dan asas ekosistem sekitar yang lebih berdaya tahan.

Para penyelidik turut menegaskan bahawa tidak semua petunjuk menunjukkan perubahan positif. Dalam sesetengah penilaian, kelimpahan kulat dan sinaran fotosintesis harian di bawah panel mendapat skor lebih rendah. Ini menunjukkan perubahan cahaya dan persaingan boleh memberi tekanan kepada sesetengah organisma walaupun biomassa meningkat. Oleh itu, pemantauan dan pengurusan adaptif menjadi teras kepada matlamat ekologi projek ini. Para saintis mengesyorkan pengurusan zon penampan berhampiran tepi kawasan panel, susun atur padat yang peka terhadap ekologi serta tinjauan ekologi berkala untuk menyesuaikan amalan apabila kawasan itu semakin matang.

Biri-biri, penjagaan tanah dan operasi

Aktiviti ragutan kembali di beberapa bahagian taman itu, apabila kawanan biri-biri bergerak di antara barisan panel untuk memakan rumput baharu dan pokok renek rendah. Program wilayah menggambarkan pendekatan ini sebagai gabungan tenaga boleh baharu, penanaman tumbuh-tumbuhan dan penternakan yang menyokong pemulihan tanah serta pendapatan luar bandar. Laporan dari Qinghai menyebut pertumbuhan semula tumbuh-tumbuhan yang ketara di kawasan yang pernah dianggap tandus, selain sumber pendapatan baharu untuk para penggembala yang menggabungkan ragutan dengan pengurusan tapak solar. Biri-biri membantu mengitar semula nutrien melalui najis dan mengekalkan ketinggian tumbuh-tumbuhan pada tahap terkawal, sekali gus mengurangkan risiko kebakaran serta mengelakkan teduhan pada bahagian bawah panel.

Namun, ragutan tetap memerlukan perancangan. Ragutan berlebihan boleh memadamkan kemajuan, khususnya pada penghujung musim panas ketika tumbuh-tumbuhan mudah terjejas. Pengurus tapak lazimnya memindahkan kawanan secara bergilir-gilir di blok yang ditetapkan, merehatkan kawasan yang digunakan secara intensif dan mengehadkan akses selepas penyemaian supaya akar dapat mencengkam tanah. Pagar di sekeliling habitat sensitif, seperti lurah yang mengumpulkan aliran air dari tepi panel, mengurangkan pemijakan. Program yang paling berjaya menetapkan kadar ternakan berdasarkan produktiviti mengikut musim, kemudian menyemaknya berdasarkan tinjauan tumbuh-tumbuhan.

Pengawalan debu dan rutin pembersihan juga menjadi sebahagian daripada operasi harian taman solar di gurun. Debu yang ditiup angin boleh mengurangkan pengeluaran dan menghakis kaca. Tumbuh-tumbuhan di dalam kawasan panel, permukaan stabil di bawah barisan panel serta batu kelikir atau batu pecah di laluan yang kerap digunakan dapat mengurangkan penghasilan debu. Kaedah pembersihan merangkumi berus kering dan semburan udara hingga bilasan ringan dengan air ketika beban debu paling tinggi. Oleh sebab air terhad, pengendali yang bertanggungjawab menetapkan jadual yang mengutamakan musim dengan pemendapan debu paling banyak dan melabur dalam sistem pemulihan air jika sesuai. Perubahan kecil pada perataan tapak juga membantu mengalihkan aliran air dari tapak asas dan parit kabel bagi mengelakkan hakisan.

Perancangan penting di dataran tinggi yang rapuh

Dataran Tinggi Qinghai-Tibet mempunyai antara sumber solar terkaya di dunia, namun ekosistemnya sensitif terhadap gangguan. Kajian perancangan ruang yang menggabungkan analisis kesesuaian tanah dengan penilaian perkhidmatan ekosistem menunjukkan pentingnya pemilihan lokasi. Apabila memetakan dataran tinggi itu, penganalisis mengenal pasti zon yang menawarkan keseimbangan terbaik antara sumber solar, bentuk muka bumi, akses dan daya tahan ekologi. Peta mereka menunjukkan sebahagian besar dataran tinggi mempunyai potensi teknikal, tetapi hanya sebahagian kecil dinilai sangat sesuai setelah perkhidmatan ekosistem dan perlindungan tanah diambil kira. Para penyelidik turut menemukan ketidakpadanan antara lokasi projek yang telah dibina dengan lokasi yang menawarkan peluang keseluruhan terbaik, jurang yang boleh dikecilkan melalui perancangan rapi.

Kajian pemilihan lokasi di seluruh China turut menyokong dapatan itu. Satu model terkini yang menilai sumber solar, risiko angin dan pasir serta faktor ekologi menyimpulkan bahawa gurun berbatu lazimnya lebih sesuai berbanding gurun berpasir untuk projek berskala besar. Analisis itu menganggarkan bahawa penggunaan sebahagian kecil tanah gurun boleh memenuhi permintaan elektrik negara, sementara kelompok lokasi paling sesuai tertumpu di sebahagian Lembangan Qaidam dan kawasan utara negara itu. Kajian yang sama menegaskan bahawa zon perlindungan dan kawasan yang mempunyai litupan tumbuh-tumbuhan lebih tinggi harus dikecualikan, manakala kepadatan projek perlu disesuaikan dengan had alam sekitar setempat. Kesimpulannya jelas: pemilihan lokasi yang bijak mengurangkan konflik dengan hidupan liar dan pengguna tanah, di samping meningkatkan prestasi projek dalam jangka panjang.

Perancang dan pengawal selia di Qinghai sudah mengguna pakai beberapa unsur pendekatan ini. Saranan daripada penilaian ekologi terkini termasuk zon penampan berhampiran tepi kawasan panel, susun atur padat yang memendekkan laluan yang terganggu, pemantauan ekologi bersasar dan peraturan adaptif yang boleh mengetatkan atau melonggarkan syarat berdasarkan keadaan tapak yang diukur. Langkah ini semakin menjadi amalan standard bagi projek baharu dan boleh diterapkan pada projek sedia ada ketika kerja pembaharuan kapasiti atau penyelenggaraan.

Pekerjaan, pendapatan dan sokongan masyarakat setempat

Pembinaan tapak sebesar ini menggerakkan tenaga kerja serantau. Ribuan pekerjaan diwujudkan pada kemuncak musim pembinaan, diikuti jawatan tetap dalam operasi, pengurusan tumbuh-tumbuhan dan sokongan grid. Perniagaan perkhidmatan tempatan, daripada pengangkutan hingga penginapan, turut mendapat manfaat sepanjang pembangunan. Apabila operasi mula stabil, gelombang pekerjaan kedua berkembang dalam bidang penjagaan tanah dan koperasi ragutan di dalam kawasan panel, memberikan cara baharu kepada para penggembala untuk menggabungkan mata pencarian tradisional dengan projek tenaga moden.

Pegawai di Qinghai mempromosikan strategi lebih luas yang mengutamakan ekologi. Usaha pemuliharaan di tasik dan padang rumput berhampiran, program latihan yang mengambil penduduk sebagai renjer serta pengiktirafan UNESCO terhadap tapak geologi telah meningkatkan pendapatan tempatan melalui ekopelancongan dan pekerjaan pemuliharaan. Projek solar ini selaras dengan pendekatan tersebut dengan menggabungkan pelaburan tenaga, pemulihan tanah dan pembangunan luar bandar. Keselarasan itu penting untuk mendapatkan sokongan orang ramai. Apabila masyarakat melihat tumbuh-tumbuhan kembali, debu berkurangan dan pendapatan isi rumah meningkat, mereka lebih cenderung menyokong projek tenaga, melaporkan masalah lebih awal dan menyertai program pemantauan yang menjaga kesihatan tanah.

Keselamatan tenaga merupakan satu lagi manfaat yang sering disebut oleh perancang serantau. Sumber solar dan angin yang luas di barat China, termasuk tapak seperti Gonghe, kini membekalkan permintaan wilayah dan menghantar lebihan kuasa ke timur melalui talian voltan tinggi. Skala penjanaan tenaga bersih di Qinghai meningkatkan pengimbangan bekalan harian dan bermusim apabila digabungkan dengan sumber fleksibel di bahagian lain grid. Kelebihan dari segi kebolehpercayaan ini penting bagi industri yang beroperasi mengikut jadual ketat dan isi rumah yang mahukan bil elektrik stabil.

Bagaimana projek serupa boleh dibangunkan di tempat lain

Pengajaran dari Qinghai semakin relevan bagi kawasan gersang lain. Pilihan reka bentuk yang meningkatkan prestasi ekologi adalah praktikal dan boleh diterapkan di tempat lain. Antaranya termasuk menyusun jarak barisan panel untuk mengehadkan angin yang menghakis tanah, mengalirkan air ke jalur bertumbuh-tumbuhan, memilih jalan akses yang padat untuk mengecilkan kawasan yang terganggu serta menambah jalur penampan di sepanjang tepi kawasan panel. Pengurus boleh menyemai tumbuhan asli di kawasan antara barisan, menjadualkan kerja penyelenggaraan mengikut musim pertumbuhan dan menyelaraskan ragutan dengan produktiviti bermusim.

Kajian turut menunjukkan corak ruang yang jelas. Peningkatan terbesar dalam perkhidmatan ekosistem sering berlaku dalam lingkungan beberapa ratus meter dari pemasangan, menandakan bahawa manfaat tertumpu di dalam dan berhampiran kawasan panel. Corak ini sepatutnya membantu menentukan lokasi pelaburan pemantauan dan penempatan zon penampan untuk pergerakan hidupan liar. Perancang perlu melengkapkan setiap projek besar dengan garis dasar ekologi khusus tapak, kemudian menggunakan set penunjuk berasaskan DPSIR untuk mengukur kemajuan dan menyesuaikan amalan. Pelaporan metrik itu kepada umum boleh membina kepercayaan dan membantu menentukan sama ada projek patut diperluas, dihentikan sementara atau diubah suai.

Semua ini tidak menjamin kejayaan ekologi. Ekosistem gurun berbeza-beza, malah dalam satu wilayah pun kimia tanah, kedalaman air bawah tanah dan corak angin boleh berubah dalam jarak yang singkat. Pengalaman Qinghai menunjukkan bahawa taman solar besar boleh menyokong pemulihan tumbuh-tumbuhan dan menstabilkan tanah, namun turut mendedahkan pertukaran dari segi kepelbagaian tumbuhan dan nutrien tanah yang memerlukan perhatian. Dengan perancangan teliti, pemantauan telus dan penyertaan masyarakat, keseimbangan boleh memihak kepada penjanaan tenaga dan kesihatan tanah.

Perkara Utama

• Projek China di Qinghai meliputi kira-kira 235 batu persegi dan mempunyai lebih tujuh juta panel solar yang boleh membekalkan tenaga kepada sehingga lima juta isi rumah.
• Teduhan panel dan angin yang lebih perlahan di antara barisan membantu rumput serta pokok renek kembali tumbuh di sebahagian Gurun Talatan, sekali gus menyokong ragutan biri-biri dan kestabilan tanah.
• Kajian Scientific Reports 2024 yang menggunakan sistem penunjuk berasaskan DPSIR mendapati kawasan di dalam taman solar Gonghe memperoleh skor kesihatan ekologi lebih baik berbanding tanah sekeliling.
• Kajian Environmental Research Letters melaporkan peningkatan penyerapan karbon, penstabilan pasir dan pengekalan tanah selepas pembinaan, dengan peningkatan terbesar dalam lingkungan 400 hingga 500 meter dari kawasan panel.
• Biomassa tumbuh-tumbuhan meningkat di bawah panel, manakala kekayaan spesies menurun dan fosforus tersedia berkurangan, menekankan keperluan memantau nutrien dan melaksanakan pengurusan adaptif.
• Pengurus tapak menggunakan giliran ragutan, kawalan debu, perataan tanah yang teliti dan penyemaian bersasar untuk mengekalkan tumbuh-tumbuhan serta mengurangkan pengumpulan kotoran pada panel.
• Kajian perancangan ruang menunjukkan gurun berbatu sering lebih sesuai untuk projek berskala sangat besar berbanding gurun berpasir, dan pemilihan lokasi yang bijak mengelakkan kawasan perlindungan serta kawasan yang mempunyai litupan tumbuh-tumbuhan tinggi.
• Projek ini menyediakan pekerjaan dan bekalan kuasa tempatan yang lebih stabil, sementara program wilayah menghubungkan pembangunan solar dengan pemuliharaan dan peningkatan pendapatan luar bandar.
• Amalan utama untuk diterapkan di tempat lain termasuk zon penampan, susun atur padat, pemantauan berasaskan DPSIR dan penglibatan masyarakat bagi memastikan peningkatan ekologi berterusan.