Se cree que el oeste de Estados Unidos atraviesa su peor megasequía en al menos 1.200 años.
En California, se está llevando a cabo un proyecto para crear 'canales solares'.
Proteger los canales con paneles solares podría ser clave para conservar miles de millones de galones de agua y generar energía renovable local.
Si tiene éxito, los canales solares podrían implementarse en todo el estado y, potencialmente, en todo el Oeste.
Cada vez hay más pruebas de que el oeste de Estados Unidos se encuentra ahora en su peor megasequía en al menos 1.200 años. Los suministros de aguas subterráneas están siendo sobreexplotados en muchos lugares, y la sequedad, los incendios forestales y la reducción de los suministros de agua están convirtiendo el cambio climático en una cuestión personal para millones de personas.
Como ingeniero, he trabajado con colegas en una forma de proteger los suministros de agua y, al mismo tiempo, impulsar la energía renovable para proteger el clima.
A esta solución la llamamos solución de canales solares, y está a punto de ponerse a prueba en California.
Unos 4.000 millas de canales transportan agua a unos 35 millones de californianos y 5,7 millones de acres de tierras agrícolas en todo el estado. Como explicamos en un estudio de 2021, cubrir estos canales con paneles solares reduciría la evaporación de un recurso precioso (uno de los recursos más críticos de California) y ayudaría a cumplir los objetivos de energía renovable del estado, además de ahorrar dinero.
El primeros prototipos en EE. UU. para canales de gran y de pequeña anchura están actualmente en desarrollo en el Valle Central de California. Investigadores de la Universidad de California, Merced, participan en el proyecto, y trataremos de determinar cómo esta solución puede convertirse en una solución a gran escala.
Conservación del agua y del suelo
California es propensa a la sequía, y el agua es una preocupación constante. Ahora, el cambio climático está trayendo un clima más cálido y seco.
Las graves sequías de los últimos 10 a 30 años han secado pozos, han llevado a las autoridades a aplicar restricciones al uso del agua y han alimentado incendios forestales masivos.
Al mismo tiempo, California tiene objetivos ambiciosos de conservación. El estado tiene el mandato de reducir el bombeo de aguas subterráneas y, al mismo tiempo, mantener suministros fiables para granjas, ciudades, la fauna silvestre y los ecosistemas. Como parte de una amplia iniciativa contra el cambio climático, en octubre de 2020 el gobernador Gavin Newsom encargó a la Agencia de Recursos Naturales de California que encabezara los esfuerzos para conservar el 30 % de las tierras y aguas costeras para 2030.
La mayor parte de la lluvia y la nieve de California cae al norte de Sacramento durante el invierno, mientras que el 80 % de su consumo de agua se produce en el sur de California, principalmente en verano. Por eso los canales serpentean por todo el estado; es el mayor sistema de este tipo del mundo. Calculamos que alrededor del 1 %-2 % del agua que transportan se pierde por evaporación bajo el intenso sol de California.
En un estudio de 2021, demostramos que cubrir los 4.000 millas de canales de California con paneles solares ahorraría más de 65.000 millones de galones de agua al año reduciendo la evaporación. Esa cantidad basta para regar 50.000 acres de tierras agrícolas o satisfacer las necesidades de agua residencial de más de 2 millones de personas. Al concentrar las instalaciones solares en terrenos que ya están en uso, en lugar de construirlas en terrenos sin desarrollar, este enfoque ayudaría a California a cumplir sus objetivos de gestión sostenible tanto para los recursos hídricos como los recursos terrestres.
Energía respetuosa con el clima
Cubrir los canales de California con paneles solares generaría cantidades considerables de electricidad. Nuestras estimaciones indican que podría proporcionar unos 13 gigavatios de capacidad de energía renovable, lo que equivale a aproximadamente la mitad de las nuevas fuentes que el estado necesita añadir para cumplir sus objetivos de electricidad limpia: el 60 % procedente de fuentes libres de carbono para 2030 y el 100 % renovable para 2045.
Instalar paneles solares sobre los canales hace que ambos sistemas sean más eficientes. Los paneles reducirían la evaporación de los canales, especialmente durante los calurosos veranos de California. Y como el agua se calienta más lentamente que la tierra, el agua del canal que fluye bajo los paneles podría enfriarlos 10 F, lo que aumenta la producción de electricidad hasta un 3 %.
Estas cubiertas también podrían generar electricidad localmente en muchas zonas de California, reduciendo tanto las pérdidas de transmisión como los costes para los consumidores. Combinar la energía solar con almacenamiento en baterías puede ayudar a crear microrredes en zonas rurales y comunidades desatendidas, haciendo que el sistema eléctrico sea más eficiente y resiliente. Esto mitigaría el riesgo de cortes de energía debidos a fenómenos meteorológicos extremos, errores humanos e incendios forestales.
Calculamos que el coste de instalar paneles solares sobre canales será superior al de construir sistemas en tierra. Pero cuando incluimos algunos de los cobeneficios, como el ahorro en costes de terrenos, el ahorro de agua, la mitigación de malas hierbas acuáticas y la mejora de la eficiencia fotovoltaica, comprobamos que los canales solares eran una inversión mejor y suministraban electricidad a un coste menor a lo largo de la vida útil de las instalaciones solares. Y esto antes de tener en cuenta los beneficios para la salud humana derivados de la mejora de la calidad del aire y de la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.
Beneficios para el territorio
Para ser claros, los canales solares son mucho más que la generación de energía renovable y el ahorro de agua. La construcción de estas largas y estrechas matrices solares podría evitar que más de 80.000 acres de tierras agrícolas o hábitats naturales se conviertan en parques solares.
California produce alimentos para una población mundial en constante crecimiento y produce más del 50 % de las frutas, frutos secos y hortalizas que consumen los consumidores estadounidenses. Sin embargo, hasta el 50 % de la nueva capacidad de energía renovable necesaria para cumplir los objetivos de descarbonización podría ubicarse en zonas agrícolas, incluidas grandes extensiones de tierras de cultivo de primera calidad.
Las instalaciones de canales solares también protegerán la fauna, los ecosistemas y los terrenos de importancia cultural. Los desarrollos solares a gran escala pueden provocar pérdida, degradación y fragmentación del hábitat, lo que puede perjudicar a especies amenazadas como la tortuga del desierto de Mojave.
También pueden dañar las comunidades vegetales de matorral desértico, incluidas plantas de importancia cultural para las tribus indígenas. Como ejemplo, la construcción del Genesis Solar Energy Center en los desiertos de Sonora y Mojave entre 2012 y 2014 destruyó senderos y yacimientos funerarios y dañó importantes artefactos culturales, lo que dio lugar a un prolongado conflicto legal.
Limpiar el aire y las malas hierbas
Al generar electricidad limpia, los canales solares pueden mejorar la calidad del aire.
Otro beneficio es el control de las malas hierbas acuáticas que obstruyen los canales. En India, donde los promotores llevan construyendo canales solares desde 2014, la sombra de los paneles limita el crecimiento de las malas hierbas que bloquean los desagües y restringen el flujo de agua.
Combatir estas malas hierbas es costoso, y los herbicidas amenazan la salud humana y el medio ambiente. Para canales grandes, de 100 pies de ancho, en California, calculamos que sombrear los canales ahorraría unos 40.000 dólares estadounidenses por milla. A nivel estatal, los ahorros podrían alcanzar los 69 millones de dólares al año.
Llevar los canales solares a California
La envejecida infraestructura eléctrica de California ha contribuido a incendios forestales catastróficos y apagones de varios días. Construir desarrollos solares inteligentes sobre canales y otros terrenos alterados puede hacer que las infraestructuras de energía y agua sean más resilientes, al tiempo que ahorran agua, reducen costes y ayudan a combatir el cambio climático.
El Distrito de Riego de Turlock, en el Valle de San Joaquín de California, construirá el primer prototipo de canal solar en colaboración con el promotor del proyecto Solar Aquagrid, investigadores y otros, con el respaldo del Departamento de Recursos Hídricos del estado.
Los prototipos de este proyecto de demostración de una milla de longitud, junto con los futuros pilotos, ayudarán a operadores, promotores y reguladores a perfeccionar los diseños, evaluar los cobeneficios y analizar el rendimiento de estos sistemas. Con más datos, podremos trazar estrategias para extender los canales solares a todo el estado y, potencialmente, a todo el Oeste.
