A instalação de painéis solares sobre os canais da Califórnia pode render benefícios de água, terra, ar e clima

A instalação de painéis solares sobre os canais da Califórnia pode render benefícios de água, terra, ar e clima O Aqueduto da Califórnia, que carrega água a mais de 400 quilômetros ao sul de Sierra Nevada, se divide ao entrar no sul da Califórnia, na fronteira dos condados de Kern e Los Angeles. Califórnia DWR

As mudanças climáticas e a escassez de água estão na frente e no centro do oeste dos Estados Unidos. o clima está esquentando, uma severa seca de vários anos está ocorrendo e suprimentos de água subterrânea estão sendo bombeados em excesso em muitos locais.

Os estados ocidentais estão buscando muitas estratégias para adaptar-se a essas tensões e se preparar para o futuro. Isso inclui medidas para promover o desenvolvimento de energia renovável, conservar a água e administrar terras naturais e produtivas de maneira mais sustentável.

Como engenheiros que trabalham em soluções inteligentes para o clima, descobrimos que todos ganham facilmente para a água e o clima na Califórnia com o que chamamos de "solução de canal solar". Cerca de 4,000 milhas de canais transportar água para cerca de 35 milhões de californianos e 5.7 milhões de acres de terras agrícolas em todo o estado. Cobrir esses canais com painéis solares reduziria a evaporação da preciosa água - um dos recursos mais críticos da Califórnia - e ajudaria a cumprir as metas de energia renovável do estado, ao mesmo tempo em que economizaria dinheiro.

Conservando água e terra

Califórnia é propenso a seca, e a água é uma preocupação constante. Agora, as mudanças climáticas estão trazendo um clima mais quente e seco.

Secas severas nos últimos 10 a 30 anos poços secos, fez com que os funcionários implementassem restrições de água e abastecido incêndios maciços. Em meados de abril de 2021, todo o estado estava experimentando oficialmente condições de seca.

Ao mesmo tempo, a Califórnia tem metas ambiciosas de conservação. O estado tem mandato para reduzir o bombeamento de água subterrânea ao mesmo tempo em que mantém suprimentos confiáveis ​​para fazendas, cidades, vida selvagem e ecossistemas. Como parte de uma ampla iniciativa de mudança climática, em outubro de 2020, o governador Gavin Newsom instruiu a Agência de Recursos Naturais da Califórnia a liderar os esforços conservar 30% da terra e das águas costeiras até 2030.

A maior parte da chuva e da neve da Califórnia cai ao norte de Sacramento durante o inverno, enquanto 80% do uso de água ocorre no sul da Califórnia, principalmente no verão. É por isso que os canais serpenteiam por todo o estado - é o maior sistema desse tipo no mundo. Estimamos que cerca de 1% -2% da água que eles carregam é perdida por evaporação sob o sol quente da Califórnia.

Em um estudo recente, mostramos que cobrir todas as 4,000 milhas dos canais da Califórnia com painéis solares economize mais de 65 bilhões de galões de água anualmente reduzindo a evaporação. Isso é suficiente para irrigar 50,000 acres de terras agrícolas ou atender às necessidades residenciais de água de mais de 2 milhões de pessoas. Ao concentrar as instalações solares em terrenos que já estão sendo usados, em vez de construí-las em terrenos não urbanizados, esta abordagem ajudaria a Califórnia a cumprir seus objetivos de gestão sustentável para ambos água e terra Recursos.

Energia amiga do clima

Proteger os canais da Califórnia com painéis solares geraria quantidades substanciais de eletricidade. Nossas estimativas mostram que poderia fornecer cerca de 13 gigawatts de capacidade de energia renovável, que é cerca de metade das novas fontes que o estado precisa adicionar para atender a sua metas de eletricidade limpa: 60% de fontes livres de carbono até 2030 e 100% renováveis ​​até 2045.

A instalação de painéis solares sobre os canais torna os dois sistemas mais eficientes. Os painéis solares reduziriam a evaporação dos canais, especialmente durante os verões quentes da Califórnia. E porque a água aquece mais lentamente do que a terra, a água do canal que flui por baixo dos painéis pode resfriá-los em 10 F, aumentando a produção de eletricidade em até 3%.

Esses painéis também podem gerar eletricidade localmente em muitas partes da Califórnia, reduzindo ambos perdas de transmissão e custos para os consumidores. Combinar energia solar com armazenamento de bateria pode ajudar a construir microrredes em áreas rurais e comunidades carentes, tornando o sistema de energia mais eficiente e resiliente. Isso mitigaria o risco de perdas de energia devido a condições meteorológicas extremas, erro humano e incêndios florestais.

Estimamos que o custo para atravessar canais com painéis solares é mais alto do que construir sistemas montados no solo. Mas quando adicionamos alguns dos co-benefícios, como custos de terra evitados, economia de água, mitigação de ervas daninhas aquáticas e eficiência fotovoltaica aprimorada, descobrimos que os canais solares eram um investimento melhor e forneciam eletricidade que custava menos durante a vida do sistema solar instalações.A instalação de painéis solares sobre os canais da Califórnia pode render benefícios de água, terra, ar e clima Os painéis solares instalados sobre os canais aumentam a eficiência de ambos os sistemas. Brandi McKuin, CC BY-ND

Benefícios para a terra

Os canais solares são muito mais do que apenas gerar energia renovável e economizar água. Construir esses painéis solares longos e finos pode evitar que mais de 80,000 acres de terras agrícolas ou habitats naturais sejam convertidos em fazendas solares.

A Califórnia cultiva alimentos para uma população global cada vez maior e produz mais de 50% das frutas, nozes e vegetais que os consumidores americanos comem. No entanto, até 50% da nova capacidade de energia renovável para atender às metas de descarbonização pode ser localizado em áreas agrícolas, incluindo grandes áreas de cultivo de primeira.

As instalações de canais solares também protegerão a vida selvagem, os ecossistemas e terras culturalmente importantes. Desenvolvimentos solares em grande escala podem resultar em perda, degradação e fragmentação de habitat, que pode prejudicar espécies ameaçadas, como a Tartaruga do deserto de Mojave.

Eles também podem prejudicar as comunidades de plantas arbustivas do deserto, incluindo plantas que são culturalmente importantes para as tribos indígenas. Como exemplo, a construção do Centro de Energia Solar Genesis nos desertos de Sonora e Mojave em 2012-2014 destruiu trilhas e cemitérios e danificou importantes artefatos culturais, gerando conflito legal prolongado.

Limpando o ar

Ao gerar eletricidade limpa, os canais solares podem melhorar a qualidade do ar - um problema sério no centro da Califórnia, que tem um dos ares mais sujos dos EUA A eletricidade solar pode ajudar a aposentar os motores a diesel com emissão de partículas que bombeiam água pelos vales agrícolas da Califórnia. Também pode ajudar a cobrar número crescente de veículos elétricos leves e pesados que movimentam pessoas e bens em todo o estado.

Outro benefício seria reduzir as ervas daninhas aquáticas que obstruem os canais. Dentro Índia, onde os desenvolvedores vêm construindo canais solares desde 2014, a sombra dos painéis limita o crescimento de ervas daninhas que bloqueiam os drenos e restringem o fluxo de água.

Combater essas ervas daninhas com herbicidas e equipamentos mecânicos é caro e os herbicidas ameaçam a saúde humana e o meio ambiente. Para grandes canais de 100 metros de largura na Califórnia, estimamos que sombreamento de canais economizaria cerca de US $ 40,000 por milha. Em todo o estado, a economia pode chegar a US $ 69 milhões por ano.A instalação de painéis solares sobre os canais da Califórnia pode render benefícios de água, terra, ar e clima Renderização artística de um sistema de canais solares para a Califórnia. Solar Aquagrid LLC, CC BY-ND

Trazendo canais solares para a Califórnia

Enquanto a Índia construiu painéis solares sobre canais e os EUA estão desenvolvendo projetos solares flutuantes, Califórnia não tem protótipos para estudar localmente.

Discussões estão em andamento para projetos de demonstração grandes e pequenos no Vale Central e no Sul da Califórnia. Construir protótipos ajudaria os operadores, desenvolvedores e reguladores a refinar os projetos, avaliar os impactos ambientais, medir os custos e benefícios do projeto e avaliar o desempenho desses sistemas. Com mais dados, os planejadores podem mapear estratégias para estender canais solares em todo o estado e, potencialmente, em todo o oeste.

Serão necessários uma dúzia ou mais de parceiros para planejar, financiar e realizar um projeto de canal solar na Califórnia. As parcerias público-privadas provavelmente incluirão agências governamentais federais, estaduais e locais, desenvolvedores de projetos e pesquisadores universitários.

A infraestrutura de energia envelhecida da Califórnia contribuiu para incêndios florestais catastróficos e interrupções de vários dias. Construir empreendimentos solares inteligentes em canais e outras áreas perturbadas pode tornar a infraestrutura de energia e água mais resiliente ao mesmo tempo em que economiza água, reduz custos e ajuda a combater as mudanças climáticas. Acreditamos que é um modelo que deve ser considerado em todo o país - e no planeta.A Conversação

Sobre o autor

Roger Bales, Distinto Professor de Engenharia, Universidade da Califórnia, Merced e Brandi McKuin, Pesquisador Pós-Doutorado em Estudos Ambientais, University of California, Santa Cruz

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Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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