Prove crescenti suggeriscono che gli Stati Uniti occidentali sono alle prese con la loro peggiore mega siccità in almeno 1.200 anni. Le riserve di acqua sotterranea sono pompate in eccesso in molti luoghi e la siccità, gli incendi e la diminuzione delle riserve idriche stanno rendendo il cambiamento climatico personale per milioni di persone. Ora per proteggere le forniture idriche e aumentare le energie rinnovabili, la California sta per testare i “canali solari”.
Oltre 6.400km di canali trasportano l’acqua a circa 35 milioni di californiani e 5,7 milioni di acri di terreni agricoli in tutto lo stato. Coprire questi canali con pannelli solari ridurrebbe l’evaporazione dell’acqua – una delle risorse più importanti della California – e contribuirebbe a raggiungere gli obiettivi di energia rinnovabile dello stato, facendo risparmiare anche denaro. I primi prototipi negli Stati Uniti per canali sia a campata larga che a campata stretta sono ora in fase di sviluppo nella Central Valley della California. I ricercatori dell’Università della California, Merced, sono coinvolti nel progetto e cercheranno di determinare come questa possa diventare una soluzione su larga scala.
Conservazione dell’acqua e della terra
La California è soggetta alla siccità e l’acqua è una preoccupazione costante. La grave siccità negli ultimi 10-30 anni ha prosciugato i pozzi, indotto le autorità ad attuare restrizioni idriche e alimentato enormi incendi. Allo stesso tempo, la California ha obiettivi di conservazione ambiziosi. Lo stato ha il mandato di ridurre il pompaggio delle acque sotterranee mantenendo forniture affidabili a fattorie, città, fauna selvatica ed ecosistemi. Nell’ambito di un’ampia iniziativa sul cambiamento climatico, nell’ottobre 2020 il governatore Gavin Newsom ha ordinato alla California Natural Resources Agency di guidare gli sforzi per preservare il 30% della terra e delle acque costiere entro il 2030.
La maggior parte della pioggia e della neve della California cade a nord di Sacramento durante l’inverno, mentre l’80% del suo consumo idrico si verifica nel sud della California, principalmente in estate. Ecco perché attraverso lo stato si snodano canali, in quello che è il più grande sistema di questo tipo al mondo. Si stima che circa l’1%-2% dell’acqua che trasportano questi canali venga persa per evaporazione sotto il caldo sole della California.
In uno studio del 2021, è stato dimostrato che coprire tutti gli oltre 6.400km dei canali della California con pannelli solari farebbe risparmiare più di 65 miliardi di galloni d’acqua all’anno riducendo l’evaporazione. Questo è sufficiente per irrigare 50.000 acri di terreno agricolo o soddisfare il fabbisogno idrico residenziale di oltre 2 milioni di persone. Concentrare le installazioni solari su terra già utilizzata, invece di costruirle su un terreno non edificato, aiuterebbe la California a raggiungere i suoi obiettivi di gestione sostenibile sia per l’acqua che per le risorse del suolo.
Energia climate-friendly
Proteggere i canali della California con pannelli solari genererebbe notevoli quantità di elettricità. Le stime mostrano che potrebbe fornire circa 13 gigawatt di capacità di energia rinnovabile, che è circa la metà delle nuove fonti che lo stato deve aggiungere per raggiungere i suoi obiettivi di elettricità pulita: 60% da fonti prive di carbonio entro il 2030 e 100% rinnovabile entro il 2045.
L’installazione di pannelli solari sui canali rende entrambi i sistemi più efficienti. I pannelli solari ridurrebbero l’evaporazione dai canali, specialmente durante le calde estati della California. E poiché l’acqua si riscalda più lentamente della terra, l’acqua del canale che scorre sotto i pannelli potrebbe raffreddarli, aumentando la produzione di elettricità fino al 3%.
Queste coperture potrebbero anche generare elettricità localmente in molte parti della California, riducendo sia le perdite di trasmissione che i costi per i consumatori. La combinazione dell’energia solare con l’accumulo a batteria può aiutare a costruire microreti nelle aree rurali e nelle comunità meno servite, rendendo il sistema elettrico più efficiente e resiliente. Ciò mitigherebbe il rischio di perdite di potenza dovute a condizioni meteorologiche estreme, errori umani e incendi.
Si stima che il costo per coprire i canali con i pannelli solari sarà maggiore rispetto alla costruzione di sistemi a terra. Ma l’aggiunta di alcuni co-benefici, come costi del terreno evitati, risparmio idrico, mitigazione delle erbe infestanti acquatiche e maggiore efficienza fotovoltaica, ha portato a sostenere che i canali solari sono un investimento migliore, in grado di fornire elettricità a un costo inferiore per tutta la vita delle installazioni solari. E questo ancora prima di tener conto dei benefici per la salute umana di una migliore qualità dell’aria e della riduzione delle emissioni di gas serra.
Benefici per la terra
I canali solari sono molto di più della semplice generazione di energia rinnovabile e del risparmio idrico. La costruzione di questi pannelli solari lunghi e sottili potrebbe impedire la conversione di più di 80.000 acri di terreni agricoli o habitat naturali in impianti solari. La California produce oltre il 50% della frutta, delle noci e della verdura che mangiano i consumatori statunitensi. Tuttavia, fino al 50% della nuova capacità di energia rinnovabile per raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione potrebbe trovarsi in aree agricole, comprese ampie fasce di terreni agricoli di prima qualità.
Le installazioni dei canali solari proteggeranno anche la fauna selvatica, gli ecosistemi e la terra culturalmente importante. Gli sviluppi solari su larga scala possono provocare la perdita, il degrado e la frammentazione dell’habitat, danneggiando specie minacciate come la tartaruga del deserto del Mojave. Possono anche danneggiare le comunità vegetali del deserto, comprese le piante culturalmente importanti per le tribù indigene.
Ripulire l’aria e ridurre le erbacce acquatiche
Generando elettricità pulita, i canali solari possono anche migliorare la qualità dell’aria. Un altro vantaggio è la riduzione delle erbacce acquatiche che soffocano i canali. In India, dove gli sviluppatori costruiscono canali solari dal 2014, l’ombra dei pannelli limita la crescita delle erbacce che bloccano gli scarichi e limitano il flusso d’acqua. Combattere queste erbacce è costoso e gli erbicidi minacciano la salute umana e l’ambiente. Per i canali larghi 30 metri in California, si stima che la soluzione farebbe risparmiare circa 40.000 dollari per miglio. In tutto lo stato, il risparmio potrebbe raggiungere i 69 milioni di dollari all’anno.
Portare i canali solari in California
L’invecchiamento dell’infrastruttura energetica della California ha contribuito a incendi catastrofici e interruzioni di più giorni. Costruire impianti solari intelligenti su canali e altri terreni già alterati può rendere più resilienti le infrastrutture elettriche e idriche, risparmiando acqua, riducendo i costi e aiutando a combattere il cambiamento climatico.
Il distretto di irrigazione di Turlock, nella San Joaquin Valley in California, costruirà il primo prototipo di canale solare in collaborazione con lo sviluppatore del progetto Solar Aquagrid, ricercatori e altri, e con il supporto del Dipartimento statale delle risorse idriche. I prototipi in questo progetto dimostrativo lungo un miglio aiuteranno gli operatori, gli sviluppatori e le autorità di regolamentazione a perfezionare i progetti, valutare i benefici collaterali e le prestazioni di questi sistemi.
