Proyectado para satisfacer más del 30% de la demanda eléctrica mundial para 2100, La tecnología solar fotovoltaica (PV) ha marcado el comienzo de un nuevo amanecer para las renovables, Energía sostenible. Aunque prometedor, La expansión de la tecnología energética no está exenta de desafíos.

Las extensas modificaciones del paisaje necesarias para la instalación de energía solar fotovoltaica, por ejemplo, puede tener impactos ambientales negativos, particularmente en el contexto de la alteración del suelo, que puede afectar la distribución de nutrientes y la humedad del suelo dentro del suelo y su capacidad para albergar vegetación nativa. Y estos cambios de suelo pueden durar entre 20 y 30 años de vida útil de una matriz y posiblemente extenderse mucho más allá de la remoción de la instalación.

En un artículo publicado recientemente para Fronteras en la ciencia ambiental , El investigador del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) Jordan Macknick y sus colegas de la Universidad de Temple y la Universidad de California, Davis, echó un vistazo más de cerca a los efectos de los paneles fotovoltaicos en las propiedades del suelo y si la revegetación puede mitigar con éxito los impactos negativos derivados de la instalación y construcción de paneles solares.

Remedio por reintroducción

Para preparar un sitio para la instalación de paneles solares, bajo prácticas tradicionales, se elimina la vegetación, la superficie del suelo está nivelada, y se agrega y se compacta el relleno. Los estudios han descubierto que la eliminación de la vegetación alrededor y debajo de los conjuntos fotovoltaicos puede provocar una serie de problemas, desde el aumento de la escorrentía y la erosión del suelo hasta el aumento de la temperatura del aire en las matrices fotovoltaicas. Y esto podría ser un problema creciente:para 2050, El despliegue mundial de energía solar podría reclamar aproximadamente 25 millones de hectáreas de tierra, tierra que sufrirá modificaciones que afectarán su físico, químico, y propiedades biológicas.

Se ha llevado a cabo una variedad de investigaciones para mejorar la compatibilidad ambiental de los proyectos solares a través de temas como la ubicación conjunta de matrices y la agricultura (conocida como "agrivoltaics"), así como la escorrentía y los impactos microclimáticos en las instalaciones fotovoltaicas. NREL ha estudiado el éxito de la revegetación en sitios solares, pero los efectos de la reintroducción de la vegetación nativa en las propiedades del suelo en tales sitios no se han estudiado ni considerado ampliamente.

Para evaluar los impactos en la superficie terrestre del despliegue fotovoltaico, así como informar las futuras pautas de preservación del sitio, el equipo de investigación completó una serie de investigaciones sobre el terreno de las matrices fotovoltaicas y las estrategias de coubicación en las propiedades del suelo.

Ensuciarse las manos

Para comprender si la revegetación de un sitio fotovoltaico puede devolver las propiedades del suelo a las de un terreno no perturbado, el equipo de investigación comparó las propiedades del suelo en un sitio fotovoltaico que había sido revegetado con pastos nativos con las de un sitio adyacente no perturbado.

Se recolectaron muestras de suelo y mediciones de campo a lo largo de tres transectos, una ruta predeterminada donde se recolectan datos a intervalos regulares, en el área revegetada del sitio fotovoltaico. así como de un cuarto transecto en el pastizal no perturbado adyacente (suelo de referencia).

El equipo tomó medidas y muestreos del suelo en cuatro puntos de cada transecto:debajo del borde este de cada panel solar, debajo del centro del panel, debajo del borde oeste del panel, y en el espacio descubierto adyacente a cada panel. Cada transecto representó 16 ubicaciones de muestreo, 48 en total en los 4 transectos.

Se analizaron las muestras de campo, comparar una variedad de propiedades de las muestras del sitio revegetado con las del sitio no perturbado:

La humedad del suelo

Se encontró que la humedad era mayor en el sitio de energía solar fotovoltaica. Los investigadores creen que esto se puede atribuir a la sombra y la protección contra el viento que proporciona la matriz.

También encontraron que los arreglos fotovoltaicos pueden aumentar la heterogeneidad en la distribución de la humedad, particularmente a lo largo de los bordes bajos de los paneles. Esto podría tener implicaciones para la agricultura coubicada, particularmente en climas áridos.

Conductividad hidráulica y tamaño de partícula.

Los investigadores encontraron que, Si bien no se encontraron diferencias medibles en la distribución del tamaño de grano entre el sitio de energía solar fotovoltaica y los suelos de referencia, encontraron que la conductividad hidráulica, o la capacidad del suelo para drenar el agua, se elevó en el área directamente debajo de los paneles solares. Esto podría atribuirse a la reducción de las perturbaciones relacionadas con el mantenimiento del sitio:el suelo no perturbado está menos compactado y, por lo tanto, es más eficaz para drenar la humedad.

Carbono y nitrógeno

Los investigadores observaron concentraciones sustancialmente más bajas de niveles totales de carbono y nitrógeno en el suelo solar fotovoltaico en comparación con el suelo de referencia. probablemente causado por la remoción de la capa superficial del suelo durante la construcción de las matrices. La investigación sugirió que 7 años después de la construcción del sitio fotovoltaico, el ciclo de nutrientes aún no se había restablecido ni el suelo era capaz de secuestrar carbono como podía hacerlo el suelo nativo. Se necesita una investigación a largo plazo para comprender los impactos a una escala decenal.

Simbiosis de energía y agricultura

En general, la heterogeneidad fue un tema común de los hallazgos, de espacial a ambiental; sin embargo, los investigadores encontraron que no era una propuesta del todo problemática.

La presencia de las matrices causó heterogeneidad espacial en la humedad del suelo, lo que significa que los paneles solares condujeron a áreas concentradas de humedad en el suelo debajo de los paneles debido a su posición y orientación. Y aunque las propiedades del suelo que se encuentran en las muestras de la matriz difieren de las de la parcela nativa, los investigadores encontraron que los paneles podrían estar estratégicamente orientados para guiar la lluvia hacia o lejos del suelo debajo, satisfaciendo las necesidades de riego de diferentes tipos de plantas.

Es más, porque el suelo sin compactar debajo de los paneles le permitió drenar la humedad rápidamente, podría servir como un espacio de cultivo adecuado para resistentes a la sequía, cultivos coubicados.

Una conclusión clave de esta investigación es que los paneles solares podrían usarse para redistribuir la precipitación, con implicaciones positivas para la coubicación de cultivos agrícolas. To best exploit the moisture-controlling capabilities of the PV panels, installers must understand the timing and direction of rainfall to produce the desired soil moisture effects.