UNIVERSITY PARK, Pensilvania — A medida que aumenta el número de instalaciones de paneles solares terrestres a gran escala, también han aumentado las preocupaciones sobre sus impactos en los procesos hidrológicos naturales. Sin embargo, un nuevo estudio realizado por investigadores de Penn State sugiere que el exceso de escorrentía o el aumento de la erosión se pueden mitigar fácilmente, si estas “granjas solares” se construyen correctamente.
Los paneles solares son impermeables al agua, y se temía que grandes conjuntos de ellos pudieran aumentar el volumen y la velocidad de la escorrentía de las aguas pluviales de manera similar al concreto y el asfalto. Pero después de realizar una investigación de campo de un año sobre los patrones de humedad del suelo, la radiación solar y la vegetación en dos granjas solares en el centro de Pensilvania, construidas en pendientes representativas del noreste de los EE. UU., los investigadores llegaron a la conclusión de que tales instalaciones no deberían presentar implicaciones negativas para la gestión de las aguas pluviales.
En los hallazgos publicados recientemente en Journal of Hydrology, el equipo informó que la vegetación sana y los suelos bien drenados pueden ayudar a controlar la escorrentía en las granjas solares, y donde sea necesario en paisajes más desafiantes, los controles de aguas pluviales diseñados pueden manejar cualquier escorrentía no mitigada.
“Estábamos particularmente interesados en el movimiento de las aguas pluviales en las granjas solares ubicadas en terrenos complejos y pendientes pronunciadas”, dijo Lauren McPhillips, profesora asistente de ingeniería civil y ambiental, cuyo grupo de investigación dirigió el estudio. “Hay mucha preocupación de que la energía solar esté ocupando tierras agrícolas de primera calidad con suelos bien drenados que son bastante planos. Desde esos sitios, tiene preocupaciones mínimas sobre la escorrentía. Estamos interesados en facilitar la utilización de terrenos marginales más desafiantes para las granjas solares”.
En el estudio, la investigadora principal Rouhangiz “Nasim” Yavari, candidata al doctorado en el Programa de Ingeniería de Recursos Hídricos del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, analizó los patrones de humedad del suelo en las granjas solares. Revelaron una redistribución del agua en relación con los paneles solares, con humedad del suelo debajo de las líneas de goteo (suelo directamente debajo del borde inferior de los paneles desde donde cae la precipitación) un 19% más alta que la tierra cercana, y la humedad en el suelo debajo de los paneles un 25% más baja que la tierra cercana, en promedio, en ambas granjas solares durante un año.
Los investigadores señalaron que hubo períodos de saturación y generación de escorrentía localizada en las líneas de goteo de los paneles durante eventos de fuertes precipitaciones. Sin embargo, un espacio abierto entre las filas de paneles y las cuencas e zanjas de infiltración existentes en ambas granjas solares gestionaron la escorrentía.
El monitoreo micrometeorológico, que evalúa los procesos climáticos y climáticos a pequeña escala que afectan cosas como la agricultura, la silvicultura y el medio ambiente natural, indicó una reducción de la evapotranspiración, o el proceso mediante el cual el agua se transfiere de la tierra a la atmósfera, debajo de los paneles. También encontraron que la evapotranspiración potencial debajo del panel fue del 37% al 67% más baja en verano, con una diferencia mínima en invierno.
Un estudio de vegetación reveló que ambas granjas solares del estudio tenían casi una cobertura completa del suelo debajo de los paneles, lo cual es fundamental para respaldar la infiltración y reducir la erosión, señaló McPhillips, quien también es miembro de la facultad del Departamento de Ingeniería Agrícola y Biológica en el Colegio de Ciencias Agrícolas.
Esta investigación es la primera evaluación de las prácticas de gestión estructural de aguas pluviales en granjas solares, y proporciona nuevos conocimientos sobre los fenómenos hidrológicos de las instalaciones a través de mediciones de campo de primera mano, señaló McPhillips. El estudio proporciona algunas de las primeras interpretaciones de la saturación y el potencial de escorrentía en las granjas solares, en particular en paisajes escarpados y complejos.
“Si bien nuestras observaciones documentan una clara alteración de los patrones hidrológicos naturales, también demuestran que los espacios vegetados de tamaño adecuado entre las filas de paneles solares, y en algunos casos, la gestión estructural de las aguas pluviales, pueden gestionar estos cambios”, dijo. “Estos tipos de ideas, junto con la investigación sobre cómo la gestión del terreno en las granjas solares puede afectar otros servicios ecosistémicos, pueden permitirnos facilitar esta transición crítica a la energía renovable con un impacto mínimo en el ecosistema”.
La investigación en curso, agregó McPhillips, se centra en el modelado por computadora de estos sitios de investigación para informar el diseño apropiado de las prácticas de gestión de aguas pluviales en las granjas solares.
Cibin Raj, profesor asociado de ingeniería agrícola y biológica; Jonathan Duncan, profesor asociado de hidrología; Margaret Hoffman, profesora asistente de contratación de paisajes; y los investigadores de pregrado Demetrius Zaliwciw, Katherine Chu y Austin Gaydos contribuyeron a la investigación
Esta investigación fue apoyada por el Servicio Geológico de los Estados Unidos a través del Centro de Investigación de Recursos Hídricos de Pensilvania y el Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos. Además, la investigación recibió financiación especial del Programa de Redes e Iniciativas Estratégicas del Colegio de Ciencias Agrícolas y becas de Ciencia a la Práctica.
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