Controlo da erosão eólica numa central de energia solar
Controlo da erosão eólica numa central de energia solar
Ano
2025
Cliente
Energia SOLVEO
Localização
França
Tipologia
Ar e Vento
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Estudo do impacto de uma central de energia solar na erosão do solo
Os conhecimentos especializados do EOLIOS ajudam a controlar a erosão dos solos
A EOLIOS Ingénierie foi encarregada de avaliar o risco de erosão eólica no projeto da central solar de Bourriot-Bergonce. Uma vez que a central exigiria uma desflorestação parcial, era fundamental determinar se a modificação do terreno e a instalação de painéis fotovoltaicos poderiam enfraquecer o solo contra o vento.
Graças a uma análise meteorológica aprofundada, associada a simulações numéricas CFD (Computational Fluid Dynamics), os nossos engenheiros conseguiram modelar os fluxos de ar em todo o local. Esta abordagem permitiu cartografar as zonas de risco de erosão, avaliar o efeito dos painéis solares na dinâmica do vento e conceber soluções para garantir o futuro a longo prazo das instalações.
CFD para compreender o impacto do vento nos solos
O vento como fator de erosão
A erosão e ólica é a deslocação das partículas do solo pelo vento. Este fenómeno depende de vários parâmetros, como a natureza do solo, o estado da sua superfície, a presença ou ausência de vegetação, aintensidade e a direção dos ventos dominantes. Quando o solo é nu e pouco acidentado, o vento pode facilmente mobilizar as partículas superficiais, conduzindo à degradação progressiva do terreno.
Mesmo um vento moderado pode transportar poeiras durante quilómetros, razão pela qual é tão importante parar a erosão na origem. Em ambientes naturais, a vegetação desempenha um papel protetor fundamental. Funciona simultaneamente como uma tela que abranda o fluxo de ar junto ao solo e como um fator de estabilização mecânica graças aos seus sistemas radiculares. Qualquer alteração deste equilíbrio pode, portanto, ter um impacto direto na suscetibilidade do local à erosão.
Projectos fotovoltaicos e alterações do equilíbrio do sítio
A construção de uma central fotovoltaica implica geralmente alterações no terreno, nomeadamente a desflorestação parcial ou total da zona em causa. Este facto altera a rugosidade do terreno e pode levar a uma maior exposição aos ventos dominantes. Neste contexto, é essencial avaliar se a nova configuração do local, após a instalação dos painéis, conduz a um aumento do risco de erosão ou se, pelo contrário, as estruturas instaladas contribuem para a proteção do solo. É precisamente a esta questão que o estudo efectuado pela EOLIOS procurou responder.
Análise do vento em várias escalas
Compreensão dos ventos dominantes de grande escala
A primeira fase do estudo baseia-se numa análise em grande escala do sítio e do seu ambiente. Esta abordagem permite caraterizar os regimes de ventos dominantes e compreender como os fluxos de ar interagem com o relevo e as caraterísticas naturais circundantes.
Esta visão global é essencial para identificar as direcções de vento com maior impacto e para situar o projeto no seu contexto territorial. Constitui a base para as análises mais pormenorizadas que se seguem.
Os resultados da simulação evidenciam zonas de excesso de velocidade, propícias à erosão, que já estavam presentes antes do início do projeto. O estudo mostra que estes fenómenos persistem após a instalação da central, o que sublinha a importância da aplicação de soluções corretivas específicas para limitar o risco de degradação do solo a longo prazo. Constatamos igualmente que a velocidade do vento aumenta na proximidade dos painéis fotovoltaicos, criando “veios de sobrevelocidade” na proximidade imediata das estruturas. Estas acelerações localizadas, causadas por alterações no fluxo de ar, requerem estudos mais pormenorizados. Ao fazer zoom sobre estas zonas específicas, os nossos engenheiros podem avaliar com maior precisão os riscos de erosão nos locais onde os fluxos são mais dinâmicos.
Projeto antes/depois - Vista global - Plano de velocidade a 10 cm do solo
Análise da área de implantação da central fotovoltaica
Em segundo lugar, a análise é reduzida à escala da faixa de rodagem do projeto.
Esta fase permite-nos estudar o impacto da desflorestação e das alterações da superfície do solo nos fluxos de ar.
Destaca as zonas onde o solo fica mais exposto ao vento e permite comparar o comportamento dos fluxos entre o estado inicial, caracterizado pelo coberto vegetal, e o estado após as obras.
Uma abordagem local tão próxima quanto possível dos painéis
Por último, o estudo centra-se numa análise local, tão próxima quanto possível das mesas de painéis fotovoltaicos. Esta escala fina é essencial para compreender as interações diretas entre o vento e as estruturas. Permite, nomeadamente, avaliar o efeito dos painéis sobre as velocidades do vento ao nível do solo e identificar eventuais zonas de aceleração localizadas, nomeadamente em alinhamentos ou corredores de tráfego.
Para melhor compreender o impacto dos painéis solares no fluxo de vento, foi efectuada uma simulação à escala reduzida. Esta configuração permite isolar o efeito das estruturas fotovoltaicas na dinâmica do fluxo ao nível do solo.
Os resultados mostram um efeito de amortecimento significativo: a presença dos painéis abranda o vento ao dividir o fluxo e ao criar zonas de turbulência controlada atrás das linhas. Esta dissipação da energia cinética reduz a velocidade global do vento na camada próxima do solo e limita as acelerações locais que poderiam ocorrer nos espaços abertos entre as fileiras. Na prática, este fenómeno contribui para reduzir o risco de erosão eólica no local.
Os painéis actuam como uma barreira passiva, estabilizando o fluxo de ar e reduzindo as velocidades críticas susceptíveis de mobilizar as partículas do solo. Esta simulação confirma, portanto, que a disposição e a densidade das instalações desempenham um papel importante na proteção do solo contra os efeitos do vento.
Desflorestação e alterações nas condições do vento
Aumento da exposição do solo em zonas abertas
Os resultados da simulação evidenciam o impacto da desflorestação no comportamento do vento junto ao solo. A supressão do coberto florestal conduz a um aumento da velocidade do vento nas zonas agora abertas, nomeadamente quando o vento está alinhado com os corredores desimpedidos da central, o que acontece regularmente, uma vez que estas orientações correspondem aos ventos dominantes no local. Esta alteração explica-se pelo desaparecimento dos obstáculos naturais formados pelas árvores.
Na ausência desta rugosidade vegetal, o vento retém mais energia ao aproximar-se do solo, aumentando a sua capacidade de mobilizar as partículas superficiais. O solo nu torna-se assim mais suscetível à erosão, nomeadamente nas zonas mais expostas.
A análise permite, no entanto, qualificar esta observação: o aumento da velocidade do vento não afecta todo o sítio de maneira uniforme. Algumas zonas permanecem relativamente pouco afectadas, em função da sua posição, da topografia local e da sua distância em relação aos principais eixos de vento.
Acelerações localizadas ligadas à configuração do sítio
Para além desta tendência geral, os resultados ilustram o aparecimento deacelerações localizadas do vento em zonas específicas do projeto. Estes fenómenos estão principalmente ligados à geometria do local, à presença de zonas abertas contínuas e à orientação de certos espaços em relação aos ventos dominantes.
Estas acelerações são locais e limitadas, mas são pontos importantes a ter em conta. Nestes sectores, o vento pode atingir níveis mais elevados do que no resto da central, aumentando localmente o potencial de erosão.
A simulação permite identificar estas áreas e compreender os seus mecanismos, o que é essencial para a aplicação de medidas corretivas adequadas.
Influência dependente da configuração e orientação
No entanto, o efeito protetor dos painéis não é uniforme e depende de uma série de parâmetros, como a sua orientação, espaçamento e alinhamento em relação aos ventos dominantes. Algumas configurações são mais favoráveis à desaceleração do fluxo, enquanto outras podem gerar uma redistribuição local do vento. A análise CFD permite identificar estas diferenças de comportamento e verificar que, na configuração escolhida para o projeto, a colocação dos painéis contribui globalmente para a proteção do solo e não para a sua exposição.
Condições compatíveis com a estabilidade do solo
Nas condições de vento mais comuns no local, os resultados indicam que as velocidades do vento ao nível do solo permanecem abaixo dos limiares associados a fenómenos de erosão significativos. O risco de erosão generalizada parece, portanto, estar sob controlo na central. Este resultado realça o valor de uma análise pormenorizada para ultrapassar ideias preconcebidas. Mostra que, quando bem concebida, uma central fotovoltaica pode não só limitar o seu impacto no solo, mas também reduzir o risco de erosão do solo.
Identificação e proteção de zonas sensíveis
Deteção de acelerações locais do vento e soluções passivas adequadas
Graças ao CFD, foram identificadas certas zonas mais expostas. Estas zonas podem sofrer uma aceleração ocasional do vento, suscetível de aumentar a suscetibilidade local à erosão. A cartografia precisa destas zonas é um instrumento precioso para orientar as acções de correção.
A abordagem adoptada é a de intervir apenas quando necessário. Nas zonas sensíveis identificadas, podem ser implementadas medidas passivas, tais como quebra-ventos vegetais ou estruturas ligeiras para quebrar a dinâmica do fluxo. Estas soluções são concebidas para se integrarem harmoniosamente no ambiente do projeto, assegurando simultaneamente uma eficácia duradoura.
O valor acrescentado da experiência EOLIOS
Este estudo ilustra a capacidade da EOLIOS Ingénierie em ajudar os promotores de projectos fotovoltaicos a ter em conta as questões ambientais desde as primeiras fases de conceção. Ao antecipar os riscos de erosão, é possível assegurar a viabilidade do projeto e evitar trabalhos de reparação dispendiosos durante a fase de exploração.
Com base na simulação digital, a EOLIOS propõe uma abordagem pragmática adaptada às caraterísticas específicas de cada local. O objetivo é conceber centrais fotovoltaicas eficientes, sustentáveis e respeitadoras do ambiente, integrando as condicionantes aerodinâmicas como uma verdadeira alavanca de otimização do projeto.
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Resumo do estudo
Resumo do estudo
A EOLIOS Ingénierie efectuou um estudo CFD para avaliar os riscos de erosão e ólica associados à construção de uma central fotovoltaica que exige uma desflorestação parcial. Através de uma abordagem multi-escala, as simulações numéricas permitiram cartografar os fluxos de ar sobre o conjunto do terreno, antes e depois das obras. Os resultados mostram que a desflorestação conduz a um aumento localizado da velocidade do vento, gerando zonas pontuais de sobrevelocidade potencialmente erosiva. No entanto, os painéis fotovoltaicos desempenham um papel protetor significativo, introduzindo uma rugosidade artificial que abranda o escoamento ao nível do solo. Nas actuais condições de vento, as velocidades do solo permanecem globalmente abaixo dos limiares críticos de erosão, pelo que o risco geral está sob controlo. Recomenda-se a adoção de medidas passivas específicas, tais como quebra-ventos vegetais, nas áreas mais expostas, para garantir a sobrevivência do local a longo prazo.
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