A medida que los avances en materia de energía limpia siguen ganando impulso en todo Estados Unidos, se presta cada vez más atención a la mejor manera de desarrollar estos proyectos al ritmo y a la escala que exige la crisis climática, al tiempo que se garantiza el cuidado de los sitios y las comunidades que los acogen. Ahí es donde entra en juego un proyecto nacional del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), el Great Plains Institute (GPI), Fresh Energy y la Universidad de Minnesota. Financiado por la Oficina de Tecnología de Energía Solar del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), el proyecto de Investigación y Pruebas de Gestión de Aguas Pluviales con Energía Fotovoltaica (PV-SMaRT) está utilizando cinco instalaciones solares fotovoltaicas (PV) existentes montadas en el suelo en todo Estados Unidos para estudiar la infiltración y la escorrentía de aguas pluviales en los parques solares.

Atardecer con gaillardias y paneles solares. Foto: Jill Stuckey

En conjunto, los cinco sitios representan una variedad de pendientes, tipos de suelo, ubicaciones geográficas y configuraciones de sistemas fotovoltaicos que ayudarán a los desarrolladores y propietarios de proyectos solares, a las empresas de servicios públicos, a las comunidades y a los defensores de la energía limpia y el clima a comprender mejor cuál es la mejor manera de apoyar los proyectos solares y a las comunidades anfitrionas en las que se construyen, reduciendo los costos del desarrollo de energía limpia y garantizando al mismo tiempo la protección de las aguas superficiales y subterráneas de la comunidad anfitriona.

Una introducción temprana a la defensa de la energía limpia

El expresidente Jimmy Carter fue uno de los primeros defensores del desarrollo de la energía limpia en todo Estados Unidos, desde el Ala Oeste de la Casa Blanca hasta zonas rurales del país, como su ciudad natal, Plains, Georgia. Hoy en día, siete acres de una parcela de 25 acres de terreno del expresidente Carter, donde antes se cultivaban cacahuetes y soya, albergan ahora un parque solar capaz de abastecer de energía a más de la mitad de Plains, una ciudad de alrededor de 640 habitantes. Ubicado en medio de lo que hoy es un barrio, el proyecto comenzó cuando la empresa de energía solar SolAmerica Energy se acercó a la familia del expresidente para plantearle la posibilidad de instalar paneles en el terreno. Esa planta solar ahora se conecta a la red eléctrica de Georgia Power y está ayudando a restaurar el hábitat de los polinizadores, una prioridad bien conocida de la ex primera dama Rosalynn Carter, quien ayudó a crear el Sendero de las Mariposas Rosalynn Carter.

Carter Farms, un terreno llano con suelo arcilloso-arenoso, alberga 3,852 paneles solares que suministran 1.3 megavatios de electricidad a la comunidad de Plains mediante sistemas de seguimiento y conjuntos de paneles dispuestos en posición vertical. Como se muestra en la Figura 1, en el sitio se están probando tres mezclas de semillas distintas para evaluar cómo las diversas coberturas vegetales influyen en la gestión de las aguas pluviales:

  1. Hierba de cangrejo, raigrás anual y panicum
  2. Mezcla de polinizadores de baja diversidad (siete especies): flor de manta india, planta sensible común, algodoncillo de mariposa, pie de elefante del sur, estrella azul con dedos, girasol sin rayos, lengua de barba del sur
  3. Mezcla de polinizadores de gran diversidad (18 especies): flor de manta india, guisante de perdiz, margarita de ojos negros, milenrama, coreopsis de hoja lanceolada, pie de elefante del sur, flor de niebla y otras

Figura 1. Mapa de las mezclas de semillas en seis parcelas diferentes del emplazamiento solar de Carter Farms, en Plains, Georgia. Gráfico: Aaron Hanson

Dado que el sitio se construyó inicialmente para cumplir con la norma de la industria solar de plantar algún tipo de pasto debajo de los paneles —lo cual requiere un corte más frecuente—, el equipo de PV-SMaRT y sus socios locales siguen monitoreando las seis parcelas diferentes en el sitio de Carter Farms para determinar el impacto total de las mezclas de semillas favorables a los polinizadores. Bodie Pennisi, profesor de horticultura de la Universidad de Georgia, informa que, hasta ahora, las gramíneas dominantes en las áreas de control han sido la hierba de cangrejo, el raigras anual y el panicum. «El 2022 es el año en que esperamos la floración más intensa de las especies perennes, y estamos muy emocionados por ver qué polinizadores y otros insectos beneficiosos acudan a las flores». Aunque las parcelas del sitio aún se encuentran en proceso de monitoreo, eso no ha impedido que los investigadores y otros participantes del proyecto saquen conclusiones iniciales y se entusiasmen con los numerosos beneficios que las mezclas para polinizadores aportarán a la biodiversidad, al clima y a los costos de manejo del sitio de SolAmerica. La figura 3 muestra una floración matutina de margaritas de ojo negro provenientes de la mezcla de alta diversidad para polinizadores.

Figura 2. Flores de «Blackeyed Susan» floreciendo al amanecer en el parque solar de Carter Farms. Foto: Jill Stuckey

Diseño de instalaciones solares teniendo en cuenta las condiciones climáticas extremas

Como se mencionó en el primer estudio de caso PV-SMaRT de Fresh Energy sobre la instalación de Connexus Energy en Minnesota, cuando los ingenieros e investigadores se reúnen para planificar o realizar análisis sobre proyectos de energía limpia, como los parques solares, suelen utilizar lo que se conoce como una “tormenta de diseño” para evaluar qué tan bien resistirá el sitio ante un fenómeno meteorológico extremo, como una inundación. Una «tormenta de diseño» es, esencialmente, una simulación de inundación de cierta magnitud: cuanto mayor es la magnitud, más intensa es la tormenta de prueba para fines de modelación y análisis. Estas pruebas ayudan a los investigadores e ingenieros a monitorear las precipitaciones y la humedad del suelo, así como a determinar la rapidez con la que el exceso de agua se filtra en el suelo durante tormentas extremas. La Figura 3 muestra el equipo de monitoreo de agua en el sitio.

Figura 3. El equipo de monitoreo del agua se encuentra en el extremo oeste del parque solar de Carter Farms. Foto: Jake Galzki

Jake Galzki, un investigador de la Universidad de Minnesota que forma parte del equipo de modelación del proyecto PV-SMaRT, dice: «El sitio de Carter Farms tiene un perfil más profundo que otros sitios que hemos estudiado: hay un metro y medio hasta la capa restrictiva más cercana. Eso significa que la profundidad de las raíces de la cobertura vegetal es mayor que en otros sitios. Y el suelo en este sitio es esencialmente una mezcla de arcilla y arena en proporción 1:1, lo que significa que está compuesto por un 50 por ciento de arcilla y un 50 por ciento de arena». Agrega: «En cuanto a la medición de la escorrentía en Carter Farms en comparación con los otros cuatro sitios del proyecto, la escorrentía aquí es moderada a pesar de ser el sitio más húmedo que hemos estudiado. Observamos una buena capacidad de infiltración al simular la tormenta de diseño de 100 años, pero también notamos algo de escorrentía debido al alto contenido de arcilla del suelo, lo cual es muy común durante eventos tan extremos».

Aaron Hanson, especialista en programas de energía del Instituto del Medio Ambiente de la Universidad de Minnesota, afirma: «Es fantástico que contemos con tanta diversidad entre nuestros sitios de investigación. Las condiciones climáticas y del suelo en el sur de Georgia son muy diferentes a las que estamos acostumbrados en Minnesota. De hecho, la “temporada de crecimiento” está invertida. En lugar de tener una capa de nieve en invierno, tienen un período de letargo durante el calor del verano. Esta diversidad de condiciones en los sitios de investigación ayudará, en última instancia, a que nuestro modelo sea aplicable a los proyectos de energía solar en todo el país».

Craig Kvien, uno de los miembros del equipo de administración del sitio con sede en Georgia, es un especialista en agricultura cuya experiencia en proyectos innovadores de energía solar y agricultura se remonta a décadas. Craig comenta que el proceso de cuidar las parcelas ha traído consigo algunos retos, principalmente las malezas. «Contamos con un equipo de personas que, a lo largo del tiempo, han estado tomando muestras y documentando las especies de plantas e insectos que se encuentran allí, tanto las que esperábamos como las que no», dice Craig con una sonrisa. Y agrega: «Parte del proceso para garantizar que las mezclas de polinizadores puedan prosperar requiere un gran esfuerzo para eliminar las malezas que también quieren crecer».

Pero a Craig no le desanima lo que él llama una «mezcla típica de malezas difíciles de eliminar, entre las que se incluyen las zarzas». Cuando se le pregunta qué es lo que más le entusiasma del proyecto, no duda en destacar la belleza de una propiedad de uso múltiple: «Hay muchas opciones. Parece una tontería no hacer algo útil con el terreno que hay debajo de los paneles solares, sobre todo si puedes marcar la diferencia de alguna manera, ya sea potenciando las especies polinizadoras de la zona o ganando o ahorrando un poco más de dinero».

La ciencia reflejada en la práctica

Brian Ross, vicepresidente de energía renovable del Great Plains Institute y líder del proyecto PV-SMaRT, afirma: «Este sitio en Georgia contribuye a dar validez científica tanto a los modelos como a los coeficientes de escorrentía, al incorporar diversidad en los tipos de suelo, la hidrología y el uso del suelo, pero también a desarrollar mejores prácticas en materia de regulación, otorgación de permisos y ejecución de proyectos que se deriven de la ciencia». Agrega: «Las autoridades reguladoras de Georgia han estado participando en estas discusiones y ayudando a garantizar que, en última instancia, la ciencia se refleje en la práctica».

John Buffington, vicepresidente de SolAmerica Energy, afirma que el tema de los polinizadores fue un factor clave para la empresa. «En un principio, SolAmerica se sintió motivada por la oportunidad de contribuir a la restauración de los hábitats de los polinizadores», dice John. «Creemos que apoyar estas iniciativas es lo correcto y nos brinda la oportunidad de ser un miembro más comprometido de las comunidades en las que se ubican nuestros proyectos solares. Más adelante, nos entusiasmó conocer los aspectos relacionados con las aguas pluviales y la gestión de costos de los proyectos solares que favorecen a los polinizadores».

Según John y el equipo de SolAmerica, la energía solar respetuosa con los polinizadores tiene el potencial de transformar toda la industria solar. «Podríamos haber llevado a cabo un proyecto para los polinizadores y simplemente no haber dicho nada al respecto», admite. «Pero esa no era la intención, porque buscábamos inspirar a la industria, y el sitio de Carter fue un excelente medio para lograrlo. Estas prácticas que favorecen a los polinizadores y gestionan las aguas pluviales contribuyen a una mejor administración del sitio al reducir la parte de nuestro presupuesto destinada al corte del césped y otros trabajos de mantenimiento. Así que, más allá del aspecto de la recuperación de los polinizadores, hay claros beneficios comerciales al implementar esto en un sitio solar».

Comentarios continuos de las partes interesadas

Al igual que en los demás emplazamientos de PV-SMaRT, los datos y las observaciones del emplazamiento de Carter Farms sirven ahora como punto de referencia, mientras el equipo de investigación de PV-SMaRT continúa recopilando información sobre cada uno de los cinco emplazamientos del proyecto en todo el país. En general, los hallazgos continuos en el sitio de Carter Farms validan aún más las mejores prácticas recomendadas por el proyecto para los desarrollos solares y la gestión de aguas pluviales: podemos ayudar a reducir los costos indirectos del desarrollo de energía limpia y del mantenimiento continuo, proteger las aguas superficiales y subterráneas de la comunidad anfitriona, crear el hábitat necesario y capturar carbono en el suelo, todo ello mientras contribuimos a forjar un futuro de energía limpia verdaderamente sostenible que beneficiará a todos por generaciones venideras —tal como los Carter han trabajado durante mucho tiempo para lograrlo—.

A lo largo de 2022, los expertos y las partes interesadas volverán a reunirse en el marco de este proceso para seguir analizando y aportando comentarios sobre esta investigación fundamental. Lee el primer estudio de caso de PV-SMaRT sobre la instalación de Connexus Energy en Minnesota, entérate de las últimas novedades del Great Plains Institute y mantente al tanto del tercer y último estudio de caso de PV-SMaRT de Fresh Energy y sus socios.

Una versión de este artículo se publicó originalmente a través de Fresh Energy. Léelo aquí.