A medida que aumenta el número de instalaciones de paneles solares terrestres a gran escala, también aumentan las preocupaciones sobre su impacto en los procesos hidrológicos naturales. Sin embargo, un nuevo estudio realizado por investigadores de Penn State muestra que si estas “granjas solares” se diseñan adecuadamente, el exceso de escorrentía o el aumento de la erosión se pueden mitigar fácilmente.
Los paneles solares son impermeables al agua y, con su amplia disposición, se temía que pudieran aumentar el volumen y la velocidad de la escorrentía de las aguas pluviales, de forma similar a lo que ocurre con el hormigón y el asfalto. Pero después de una investigación de campo de un año de duración sobre los patrones de humedad del suelo, la radiación solar y la vegetación en dos granjas solares del centro de Pensilvania, construidas en laderas representativas del noreste de Estados Unidos, los investigadores concluyeron que tales instalaciones no deberían presentar implicaciones negativas para las aguas pluviales. gestión
En resultados publicados recientemente Revista de hidrologíael equipo informó que una vegetación saludable y un suelo bien drenado pueden ayudar a regular el flujo de agua en las granjas solares y, cuando sea necesario, en paisajes más desafiantes, los controles de aguas pluviales diseñados pueden prevenir cualquier bloqueo.
“Estábamos particularmente interesados en el movimiento de las aguas pluviales en granjas solares en terrenos complejos y pendientes pronunciadas”, dijo Lauren McPhillips, profesora asistente de ingeniería civil y ambiental, cuyo grupo de investigación realizó el estudio. “Existe mucha preocupación de que la energía solar esté consumiendo tierras agrícolas con suelos bien drenados que son bastante planos. En estos sitios, las preocupaciones sobre la escorrentía son mínimas. Estamos más a favor de las granjas solares. Estamos interesados en facilitar el uso de tierras atrasadas y en dificultades. “
En el estudio, el investigador principal Ruhingiz “Naseem” Yavari, candidato a doctorado en el Programa de Ingeniería de Recursos Hídricos del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, analizó los patrones de humedad del suelo en granjas solares. Revelaron una redistribución del agua en relación con los paneles solares, con la humedad del suelo debajo de la bandeja de goteo (el suelo directamente debajo del borde inferior de los paneles donde cae la lluvia) un 19 por ciento más alto que el suelo cercano, y la humedad del suelo debajo de los paneles. Un 25% más bajo que el de los terrenos cercanos, en promedio, en el transcurso de un año en ambos parques solares.
Los investigadores notaron que hubo períodos de saturación y generación de escorrentía localizada en las líneas de goteo de los paneles durante los eventos de lluvias intensas. Sin embargo, en ambos parques solares, un espacio abierto entre las filas de paneles y los fosos y zanjas de infiltración existentes gestionaba la escorrentía.
Monitoreo micrometeorológico: evaluación de procesos meteorológicos y climáticos a pequeña escala que afectan aspectos como la agricultura, la silvicultura y el medio ambiente natural: la evapotranspiración del aire reducida, o el proceso mediante el cual el agua se mueve desde el suelo a la atmósfera, se mueve debajo de los paneles. También encontraron que la evapotranspiración potencial debajo del panel era entre un 37% y un 67% menor en verano, con diferencias mínimas en invierno.
Los estudios de vegetación revelaron que ambas granjas solares en el estudio tenían una cobertura de suelo casi completa debajo de los paneles, lo cual es importante para apoyar la infiltración y reducir la erosión, señaló McPhillips, quien es de la Facultad de Agricultura y también es miembro de la facultad del Departamento de Biología. Ingeniería. Ciencias Agrícolas.
McPhillips señaló que esta investigación es la primera evaluación de métodos estructurales de gestión de aguas pluviales en parques solares y proporciona nuevos conocimientos sobre los fenómenos hidrológicos de las instalaciones a través de mediciones de campo de primera mano. Este estudio proporciona algunas de las primeras interpretaciones de la saturación y el potencial de flujo en parques solares, particularmente en paisajes empinados y complejos.
“Si bien nuestras observaciones documentan cambios claros en los patrones hidrológicos naturales, también muestran que los espacios de vegetación de tamaño apropiado entre las filas de paneles solares y, en algunos casos, la gestión estructural de las aguas pluviales, pueden gestionar estos cambios”. “Este tipo de conocimientos, junto con la investigación sobre cómo la gestión de la tierra en las granjas solares puede afectar a otros servicios ecosistémicos, nos ayudan a facilitar esta importante transición hacia la energía renovable con un impacto mínimo en el ecosistema”.
La investigación en curso, añadió McPhillips, se centra en el modelado por computadora de estos sitios de investigación para informar el diseño adecuado de las prácticas de gestión de aguas pluviales en parques solares.
Siban Raj, profesor asociado de ingeniería agrícola y biológica; Jonathan Duncan, profesor asociado de hidrología; Margaret Hoffman, profesora asistente de contratación de paisajismo; Y los investigadores universitarios Dimitris Zaliosio, Kathryn Chu y Austin Gaydos contribuyeron a la investigación.
La investigación fue apoyada por el Servicio Geológico de EE. UU. a través del Centro de Investigación de Recursos Hídricos de Pensilvania y el Instituto Nacional de Alimentación y Agricultura del Departamento de Agricultura de EE. UU. Además, la investigación recibió financiación especial del Programa de Iniciativas y Redes Estratégicas de la Facultad de Ciencias Agrícolas y subvenciones de Ciencia para la Práctica.
