Control de la erosión eólica en una central solar
Control de la erosión eólica en una central solar
Año
2025
Cliente
Energía SOLVEO
Ubicación
Francia
Tipología
Aire y viento
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Estudio del impacto de la construcción de una central de energía solar en la erosión del suelo.
La experiencia de EOLIOS al servicio del control de la erosión del suelo.
Se solicitó a EOLIOS Engineering que evaluara los riesgos de erosión eólica en el proyecto de la central solar de Bourriot-Bergonce. Dado que la construcción de la planta requería la deforestación parcial , era crucial determinar si la alteración del terreno y la instalación de paneles fotovoltaicos podrían debilitar el suelo frente al viento.
Gracias a un análisis meteorológico exhaustivo combinado con simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) , nuestros ingenieros pudieron modelar el flujo de aire en todo el emplazamiento. Este enfoque nos permitió identificar las zonas con riesgo de erosión , evaluar el impacto de los paneles solares en la dinámica del viento y diseñar soluciones para garantizar la viabilidad a largo plazo de las instalaciones .
Dinámica de fluidos computacional (CFD) para comprender el impacto del viento en los suelos.
El viento como factor en la erosión
La erosión eólica es el desplazamiento de partículas del suelo por la acción del viento. Este fenómeno depende de varios parámetros, como el tipo de suelo , su estado superficial, la presencia o ausencia de vegetación, así como la intensidad y dirección de los vientos predominantes . Cuando el suelo está desnudo y liso, el viento puede movilizar fácilmente las partículas superficiales, lo que provoca una degradación progresiva del terreno.
Incluso un viento moderado puede transportar polvo a kilómetros de distancia, de ahí la importancia de frenar la erosión en su origen . En los entornos naturales, la vegetación desempeña un papel protector fundamental . Actúa como barrera, ralentizando el flujo de aire cerca del suelo, y como factor de estabilización mecánica gracias a sus sistemas radiculares. Por lo tanto, cualquier alteración de este equilibrio puede tener un impacto directo en la susceptibilidad del lugar a la erosión.
Proyectos fotovoltaicos y modificación del equilibrio del emplazamiento
La instalación de una planta de energía fotovoltaica generalmente implica cambios en el terreno, incluyendo la deforestación parcial o total de la zona. Esta alteración modifica la rugosidad del suelo y puede aumentar la exposición a los vientos dominantes . En este contexto, es fundamental evaluar si la nueva configuración del sitio, una vez instalados los paneles, incrementa el riesgo de erosión o si, por el contrario, las estructuras instaladas contribuyen a la protección del suelo. Precisamente esta es la pregunta que el estudio realizado por EOLIOS buscó responder.
Análisis del viento a múltiples escalas
Comprender los vientos predominantes a gran escala
La primera fase del estudio se basa en un análisis a gran escala del sitio y su entorno. Este enfoque permite caracterizar los patrones de viento predominantes y comprender cómo interactúan las corrientes de aire con la topografía y los elementos naturales circundantes.
Esta visión general es fundamental para identificar las direcciones del viento con mayor impacto y para ubicar el proyecto en su contexto territorial. Constituye la base para los análisis más detallados que se realizan posteriormente.
Los resultados de la simulación ponen de manifiesto zonas de alta velocidad del viento , propicias para la erosión, que ya existían antes del inicio del proyecto. El estudio demuestra que estos fenómenos persisten tras la instalación de la central eléctrica, lo que subraya la importancia de implementar medidas correctivas específicas para limitar de forma sostenible los riesgos de degradación del suelo. Además, observamos que la velocidad del viento aumenta directamente sobre los paneles fotovoltaicos, creando corrientes de viento en las inmediaciones de las estructuras. Estas aceleraciones localizadas, inducidas por cambios en el flujo de aire, requieren estudios más detallados. Al centrarse en estas zonas específicas, nuestros ingenieros pueden evaluar con mayor precisión los riesgos de erosión donde el flujo de aire es más dinámico.
Proyecto Antes/Después - Vista general - Plano de velocidad a 10 cm del suelo
Análisis de la huella ambiental de la central fotovoltaica
En una segunda etapa, el análisis se reduce a la escala de la huella del proyecto.
Este paso nos permite estudiar el impacto de la deforestación y la modificación de la superficie del suelo en el flujo del aire.
Destaca las zonas donde el suelo queda más expuesto al viento y nos permite comparar el comportamiento de los flujos entre el estado inicial , caracterizado por la cubierta vegetal, y el estado posterior a la intervención.
Un enfoque local, lo más cercano posible a los paneles.
Finalmente, el estudio se centra en un análisis local, lo más cercano posible a los conjuntos de paneles fotovoltaicos. Esta escala detallada es esencial para comprender las interacciones directas entre el viento y las estructuras . En particular, permite evaluar el efecto de los paneles en la velocidad del viento a nivel del suelo e identificar zonas de aceleración localizadas , especialmente en alineaciones o corredores de tráfico.
Para comprender mejor el impacto de los paneles solares en el flujo del viento, se realizó una simulación a pequeña escala. Esta configuración nos permite aislar el efecto de las estructuras fotovoltaicas en la dinámica del flujo a nivel del suelo.
Los resultados ponen de manifiesto un importante efecto de amortiguación : la presencia de los paneles ralentiza el viento al dispersar el flujo y crear zonas de turbulencia controlada detrás de las hileras. Esta disipación de energía cinética reduce la velocidad global del viento en la capa cercana al suelo y limita las aceleraciones locales que podrían producirse en los espacios abiertos entre las hileras. En la práctica, este fenómeno contribuye a reducir el riesgo de erosión eólica en el lugar.
Los paneles actúan como una barrera pasiva, estabilizando el flujo de aire y reduciendo las velocidades críticas que pueden movilizar las partículas del suelo. Por lo tanto, esta simulación confirma que la disposición y la densidad de las instalaciones desempeñan un papel importante en la protección de los suelos frente a los efectos del viento.
Deforestación y cambios en las condiciones del viento
Mayor exposición del suelo en áreas abiertas
Los resultados de la simulación ponen de manifiesto el impacto de la deforestación en el comportamiento del viento cerca del suelo. La eliminación de la cubierta forestal conlleva un aumento de la velocidad del viento en las zonas ahora despejadas, especialmente cuando el viento se alinea con los corredores despejados de la central eléctrica, lo cual ocurre con frecuencia, ya que estas orientaciones corresponden a los vientos predominantes en la zona. Este cambio se explica por la desaparición de las barreras naturales que proporcionaban los árboles.
En ausencia de esta rugosidad vegetal, el viento retiene más energía al acercarse al suelo, lo que aumenta su capacidad para movilizar partículas superficiales . Por lo tanto, los suelos desnudos se vuelven más susceptibles a la erosión, especialmente en las zonas más expuestas.
Sin embargo, el análisis nos permite matizar esta observación: el aumento de la velocidad del viento no afecta a todo el lugar de manera uniforme. Algunas zonas permanecen relativamente inalteradas, dependiendo de su ubicación, la topografía local y la distancia a las principales trayectorias del viento.
Aceleraciones localizadas relacionadas con la configuración del sitio
Más allá de esta tendencia general, los resultados ilustran la aparición de aceleraciones del viento localizadas en áreas específicas del proyecto. Estos fenómenos están vinculados principalmente a la geometría del sitio, la presencia de áreas abiertas continuas y la orientación de ciertos espacios con respecto a los vientos predominantes.
Estas aceleraciones permanecen localizadas y confinadas, pero constituyen importantes motivos de preocupación . En estas zonas, el viento puede alcanzar niveles más altos que en el resto de la central eléctrica, lo que aumenta localmente el potencial de erosión.
La simulación permite localizar con precisión estas áreas y comprender sus mecanismos, lo cual es esencial para implementar las medidas correctivas adecuadas.
Una influencia que depende de la configuración y la orientación.
El efecto protector de los paneles no es uniforme y depende de varios parámetros, como su orientación, separación y alineación con los vientos predominantes. Algunas configuraciones favorecen una mayor ralentización del flujo, mientras que otras pueden generar redistribuciones locales del viento. El análisis CFD permite identificar estas diferencias de comportamiento y verificar que, en la configuración elegida para el proyecto, la colocación de los paneles contribuye a la protección del suelo en general , en lugar de aumentar su exposición.
Condiciones compatibles con la estabilidad del suelo.
Bajo las condiciones de viento más comunes que se encuentran en el sitio, los resultados indican que las velocidades del viento en tierra generalmente se mantienen por debajo de los umbrales asociados con una erosión significativa . El riesgo de erosión generalizada parece, por lo tanto, estar controlado a escala de la central eléctrica. Este resultado resalta la importancia de un análisis detallado para superar ideas preconcebidas. Muestra que, cuando está bien diseñada, una central eléctrica fotovoltaica no solo puede limitar su impacto en el suelo.
Identificar y proteger las áreas sensibles
Detección de aceleraciones del viento locales y soluciones pasivas adecuadas.
Gracias a la dinámica de fluidos computacional (CFD), se han identificado ciertas zonas más expuestas . Estas zonas pueden experimentar aceleraciones del viento localizadas, lo que aumenta su susceptibilidad a la erosión. La cartografía precisa de estas zonas es una herramienta valiosa para orientar las medidas correctivas.
El enfoque adoptado consiste en intervenir únicamente donde sea necesario. En las zonas sensibles identificadas, se pueden implementar medidas pasivas, como cortavientos vegetales o estructuras ligeras, para alterar la dinámica del flujo. Estas soluciones están diseñadas para integrarse perfectamente en el entorno del proyecto, garantizando al mismo tiempo su eficacia a largo plazo.
El valor añadido de la experiencia de EOLIOS
Este estudio ilustra la capacidad de EOLIOS Ingénierie para apoyar a los desarrolladores de proyectos fotovoltaicos en la gestión de problemas ambientales desde las primeras fases de diseño. Al anticipar los riesgos de erosión, es posible garantizar la viabilidad del proyecto y evitar costosas intervenciones correctivas durante la fase operativa.
Mediante simulación numérica, EOLIOS ofrece un enfoque pragmático adaptado a las características específicas de cada emplazamiento. El objetivo es diseñar centrales fotovoltaicas de alto rendimiento, sostenibles y respetuosas con el medio ambiente , integrando las limitaciones aerodinámicas como factor clave para la optimización del proyecto.
Más información sobre este tema:
Resumen del estudio
Resumen del estudio
EOLIOS Engineering realizó un estudio CFD para evaluar los riesgos de erosión eólica asociados a la construcción de una planta de energía fotovoltaica que requiere deforestación parcial. Mediante un enfoque multiescala, se utilizaron simulaciones numéricas para mapear los patrones de flujo de aire en todo el sitio, tanto antes como después de la construcción. Los resultados muestran que la deforestación provoca un aumento localizado de la velocidad del viento , creando áreas potencialmente erosivas de alta velocidad . Sin embargo, los paneles fotovoltaicos desempeñan un papel protector significativo al introducir una rugosidad artificial que ralentiza el flujo de aire a nivel del suelo. En condiciones de viento típicas, las velocidades del suelo generalmente se mantienen por debajo de los umbrales críticos de erosión , mitigando así el riesgo general. Se recomiendan medidas pasivas específicas , como cortavientos de vegetación , en las áreas más expuestas para garantizar la viabilidad a largo plazo del sitio.
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