Generar energía y ahorrar agua: el enorme potencial de los 'canales solares' en California

Los investigadores de la Universidad de California (UC) Santa Cruz han publicado un nuevo estudio, en colaboración con UC Water y el Instituto de Investigación de Sierra Nevada en UC Merced, que sugiere que cubrir la red de 6.350 km de canales públicos de distribución de agua de California con paneles solares podría ser un medio económicamente viable para promover tanto la energía renovable como la conservación del agua.

El concepto de "canales solares" ha ido ganando impulso en todo el mundo a medida que el cambio climático aumenta el riesgo de sequía en muchas regiones. Los paneles solares pueden dar sombra a los canales para ayudar a prevenir la pérdida de agua por evaporación, y algunos tipos de paneles solares también funcionan mejor sobre los canales, porque el ambiente más fresco evita que se sobrecalienten.

Los proyectos piloto en la India (ver foto que ilustra la información) han demostrado la viabilidad técnica de varios diseños, pero ninguno se ha implementado a gran escala. La red de canales de California es el sistema de conducción de agua más grande del mundo, y el estado enfrenta tanto un futuro propenso a la sequía como un cronograma rápido para la transición a la energía renovable. Los canales solares podrían abordar ambos desafíos, pero defender su implementación en California requiere primero cuantificar los beneficios potenciales. Así que eso es exactamente lo que los investigadores se propusieron hacer en su artículo publicado por Nature Sustainability .

“Si bien tiene sentido cubrir los canales con paneles solares porque la energía renovable y la conservación del agua son beneficiosos para todos, el diablo está en los detalles”, dijo Brandi McKuin, autora principal del nuevo estudio e investigadora postdoctoral de UC Santa Cruz en temas ambientales. "Una cuestión fundamental era si la infraestructura para abarcar los canales tendría un costo prohibitivo".

Los paneles solares que atraviesan canales a menudo están soportados por armaduras de acero o cables en suspensión, los cuales son más costosos de construir que las estructuras de soporte tradicionales para paneles solares montados en el suelo. Pero McKuin dirigió un análisis tecnoeconómico que mostró cómo los beneficios de los canales solares se combinan para compensar los costos adicionales de las instalaciones soportadas por cables. De hecho, los canales solares soportados por cables mostraron un valor presente neto entre un 20 y un 50 por ciento más alto, lo que indica un mayor retorno financiero de la inversión.

Además de los beneficios como un mayor rendimiento de los paneles solares y ahorros por evaporación, la sombra de los paneles solares podría ayudar a controlar el crecimiento de malezas acuáticas, que son un problema costoso de mantenimiento de canales. La colocación de paneles solares sobre los sitios de canales existentes también podría evitar los costos asociados con el uso de la tierra. Ahora que el nuevo artículo ha proporcionado una evaluación más concreta de estos beneficios, los miembros del equipo de investigación esperan que esto pueda conducir a futuros experimentos de campo con canales solares en California.

"Este estudio es un paso muy importante para fomentar las inversiones para producir energía renovable y al mismo tiempo ahorrar agua", dijo Roger Bales, coautor del artículo y profesor distinguido de ingeniería en UC Merced, ex director del Instituto de Investigación de Sierra Nevada y director de UC Water.

El estudiante de grado Andrew Zumkehr dirigió un análisis hidrológico complejo utilizando datos de satélites, modelos climáticos y estaciones meteorológicas automatizadas para modelar y comparar las tasas de evaporación en los sitios de canales en todo el estado, con y sin sombra de paneles solares. McKuin luego usó esta información en su evaluación para calcular los beneficios financieros de la evaporación reducida.

En última instancia, fue el ahorro de costos de muchos beneficios combinados lo que hizo que los canales solares fueran financieramente viables, en lugar de reducirse meramente a los beneficios de la evaporación. Pero el estudio también señala que los beneficios de la implementación de canales solares podrían extenderse más allá de los impactos financieros inmediatos. Por ejemplo, cada megavatio de energía solar producido por canales solares en el Valle Central de California tiene el potencial de reemplazar de 15 a 20 bombas de riego con motor diésel, lo que ayuda a reducir la contaminación en una región con una de las peores calidades de aire del país.

Y el autor principal, Elliott Campbell, dice que la amplia gama de beneficios identificados por el documento es, en sí misma, una lección importante para llevar adelante. Él ve los hallazgos no solo como una evaluación de los canales solares, sino también como una ilustración clara de las interconexiones entre problemas globales urgentes como la calidad del aire, la energía y la conservación del agua.

"Lo que estamos viendo aquí son en realidad algunos beneficios sorprendentes cuando se combinan el agua y la energía", dijo Campbell. "A veces conduce a un aterrizaje más suave en la forma en que hacemos la transición hacia mejores formas de generar energía y ahorrar agua".