Painéis fotovoltaicos reduzem sedimentos em encostas em até 56,6%, mas provocam erosão em sulcos sob a linha de gotejamento

De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe de pesquisa da Universidade Northwest A&F, da China, e da Academia Chinesa de Ciências (CAS) investigou os efeitos de matrizes de painéis fotovoltaicos em encostas sobre os padrões de erosão do solo e os processos hidrodinâmicos por meio de experimentos de chuva simulada. Os resultados mostram que a instalação de painéis fotovoltaicos reduz a produção total de sedimentos na encosta, mas a erosão se concentra na região da linha de gotejamento sob a borda inferior dos painéis, formando um padrão de erosão em sulcos inexistente em encostas naturais.

O experimento utilizou uma caixa de solo ajustável de 2,0 m × 1,0 m × 0,4 m, preenchida com solo franco-argiloso agrícola coletado no sul do Planalto de Loess, na China, com declividade fixada em 10°. Quatro painéis fotovoltaicos personalizados de 57 cm × 48 cm foram dispostos acima do solo em configuração linear (1×4) ou em bloco (2×2); o estudo testou combinações de três alturas de instalação — 0,4 m, 0,6 m e 0,8 m — e três ângulos de inclinação — 30°, 35° e 40°. Cada configuração foi submetida a 60 minutos de chuva simulada com intensidade de 80 mm/h, e uma encosta equivalente sem painéis fotovoltaicos foi usada como controle; todos os cenários foram repetidos duas vezes.

Durante os experimentos, amostras de escoamento e sedimentos foram coletadas, e a velocidade do fluxo e a profundidade da água foram medidas nas áreas cobertas e expostas; após cada teste, registraram-se o tempo de início, comprimento, largura e profundidade dos sulcos de erosão abaixo da linha de gotejamento. A equipe também realizou oito experimentos de mitigação usando esteiras de grama ou faixas de cascalho com 20 cm de largura.

Os pesquisadores explicam que os painéis fotovoltaicos alteram a interação natural entre chuva e superfície do solo por meio de dois mecanismos simultâneos: as áreas cobertas interceptam a chuva, reduzindo o desprendimento por salpico e o selamento superficial; a água interceptada é concentrada na borda inferior dos painéis na forma de gotejamento de alta energia, formando fluxos concentrados com maior potencial erosivo. Essa redistribuição cria um padrão espacial característico na encosta — as áreas sombreadas deixam de receber chuva diretamente, enquanto a linha de gotejamento sofre erosão contínua pelo fluxo concentrado.

Os resultados da chuva simulada mostram que, na escala da encosta, em comparação com o grupo de controle, a produção de sedimentos nas encostas com painéis fotovoltaicos diminuiu em até 56,6%; quanto à altura de instalação, a maior redução média ocorreu a 0,4 m, com 46,3%; quanto ao ângulo de inclinação, a maior redução média ocorreu a 35°, com 36,3%. Em todas as configurações fotovoltaicas, surgiram sulcos transversais (pequenos canais de erosão que atravessam a encosta) abaixo da linha de gotejamento, ausentes na encosta de controle.

Os experimentos também revelaram que, sob condições de escoamento laminar (Re<500) e subcrítico (Fr<1,0), a energia erosiva se acumula longitudinalmente ao longo da encosta, e a velocidade do fluxo aumenta 148% quando a água flui de áreas cobertas mais elevadas para áreas cobertas mais baixas, tornando a fileira inferior de painéis uma posição-chave para a erosão básica. A localização e o espaçamento dos sulcos (48–57 cm) são determinados pela disposição dos painéis; a largura e a profundidade dos sulcos aumentam com a altura de instalação, atingindo 3,44 cm e 1,84 cm, respectivamente, a 0,8 m. Os pesquisadores concluem que estruturas externas podem criar geometrias de erosão em encostas que não ocorreriam em condições naturais.

O estudo foi publicado no Journal of Hydrology sob o título "Photovoltaic panel arrays reshape soil erosion patterns and hydrodynamic processes on hillslopes".