Projetado para satisfazer mais de 30% da demanda elétrica global até 2100, a tecnologia solar fotovoltaica (PV) inaugurou um novo amanhecer para as energias renováveis, energia Sustentável. Embora promissor, A expansão da tecnologia de energia tem desafios.

As extensas modificações da paisagem exigidas pela instalação solar fotovoltaica, por exemplo, pode ter impactos ambientais negativos, particularmente no contexto de distúrbios do solo, que pode afetar a distribuição de umidade e nutrientes no solo e sua capacidade de hospedar vegetação nativa. E essas mudanças de solo podem durar por 20-30 anos de vida de uma matriz e, possivelmente, estender-se muito além da remoção da instalação.

Em um artigo publicado recentemente para Fronteiras na Ciência Ambiental , Jordan Macknick, pesquisador do National Renewable Energy Laboratory (NREL) e colegas da Temple University e da University of California, Davis, examinou mais de perto os efeitos dos arranjos fotovoltaicos nas propriedades do solo e se a revegetação pode mitigar com sucesso os impactos negativos decorrentes da instalação e construção de painéis solares.

Remédio por reintrodução

Para preparar um local para instalação de painéis solares, sob as práticas tradicionais, a vegetação é removida, a superfície do solo é graduada, e o preenchimento é adicionado e compactado. Estudos descobriram que a remoção da vegetação ao redor e abaixo dos arranjos fotovoltaicos pode levar a uma série de problemas, desde aumentos no escoamento e erosão do solo até o aumento da temperatura do ar em arranjos fotovoltaicos. E isso pode ser um problema crescente:em 2050, a implantação global de energia solar pode reivindicar cerca de 25 milhões de hectares de terra - terras que passarão por modificações que afetarão seu físico, químico, e propriedades biológicas.

Uma variedade de pesquisas foi realizada para melhorar a compatibilidade ambiental de projetos solares por meio de tópicos como a co-localização de matrizes e agricultura (conhecida como "agrivoltaica"), bem como escoamento e impactos microclimáticos em instalações fotovoltaicas. NREL estudou o sucesso da revegetação em locais solares, mas os efeitos da reintrodução da vegetação nativa nas propriedades do solo em tais locais não foram amplamente estudados ou considerados.

Para avaliar os impactos da superfície terrestre da implantação fotovoltaica, bem como informar as futuras diretrizes de preservação do local, a equipe de pesquisa concluiu uma série de investigações baseadas em campo de arranjos fotovoltaicos e estratégias de co-localização nas propriedades do solo.

Sujar as mãos deles

Para entender se a revegetação de um sítio fotovoltaico pode devolver as propriedades do solo àquelas de um pedaço de terra não perturbado, a equipe de pesquisa comparou as propriedades do solo em um local PV que havia sido revegetado com gramíneas nativas com as de um local adjacente não perturbado.

Amostras de solo e medições de campo foram coletadas ao longo de três transectos - um caminho predeterminado onde os dados são coletados em intervalos regulares - na área revegetada do local PV, bem como de um quarto transecto nas pastagens não perturbadas adjacentes (solo de referência).

A equipe fez medições do solo e amostragem em quatro pontos em cada transecto:abaixo da borda leste de cada painel solar, abaixo do centro do painel, abaixo da borda oeste do painel, e no espaço descoberto adjacente a cada painel. Cada transecto representou 16 locais de amostragem, 48 no total através dos 4 transectos.

As amostras de campo foram analisadas, comparar uma gama de propriedades das amostras de site revegetadas com as do site não perturbado:

Umidade do solo

Verificou-se que a umidade era maior no local fotovoltaico solar. Os pesquisadores acreditam que isso pode ser atribuído ao sombreamento e proteção contra o vento fornecidos pela matriz.

Eles também descobriram que os arranjos fotovoltaicos podem aumentar a heterogeneidade na distribuição de umidade, particularmente ao longo das bordas baixas dos painéis. Isso pode trazer implicações para a agricultura co-localizada, particularmente em climas áridos.

Condutividade hidráulica e tamanho de partícula

Os pesquisadores descobriram que, embora não houvesse diferenças mensuráveis ​​encontradas na distribuição do tamanho de grão entre o local FV solar e os solos de referência, eles encontraram essa condutividade hidráulica, ou a capacidade do solo de drenar água, foi elevado na área diretamente abaixo dos painéis solares. Isso pode ser atribuído à redução dos distúrbios relacionados à manutenção do local - o solo não perturbado é menos compactado e, portanto, é mais eficaz na drenagem da umidade.

Carbono e nitrogênio

Os pesquisadores observaram concentrações substancialmente mais baixas de níveis totais de carbono e nitrogênio no solo fotovoltaico solar em relação ao solo de referência, provavelmente causado pela remoção da camada superficial do solo durante a construção das matrizes. A pesquisa sugeriu que 7 anos após a construção do local PV, a ciclagem de nutrientes ainda não havia se restabelecido e nem o solo era capaz de sequestrar carbono como o solo nativo. A pesquisa de longo prazo é necessária para compreender os impactos em uma escala decadal.

Simbiose de energia e agricultura

Geral, heterogeneidade foi um tema comum dos resultados, do espacial ao ambiental; Contudo, pesquisadores descobriram que não era uma proposição inteiramente problemática.

A presença das matrizes causou heterogeneidade espacial na umidade do solo, o que significa que os painéis solares levaram a áreas concentradas de umidade no solo abaixo dos painéis devido à sua posição e orientação. E embora as propriedades do solo encontradas nas amostras da matriz sejam diferentes daquelas no lote nativo, os pesquisadores descobriram que os painéis podem ser estrategicamente orientados para guiar a chuva em direção ou para longe do solo abaixo, atender às necessidades de irrigação de diferentes tipos de plantas.

Além disso, porque o solo não compactado sob os painéis permitiu drenar a umidade rapidamente, pode servir como um espaço de cultivo adequado para resistentes à seca, culturas co-localizadas.

Uma conclusão importante desta pesquisa é que os painéis solares podem ser usados ​​para redistribuir a precipitação, with positive implications for co-location of agricultural crops. 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.