Controllo dell’erosione eolica in un impianto solare
Controllo dell'erosione eolica in un impianto solare
Anno
2025
Cliente
SOLVEO energy
Posizione
Francia
Tipologia
Aria e vento
Hai bisogno del parere di un esperto?
Studio sull'impatto della costruzione di una centrale solare sull'erosione del suolo.
L'esperienza di EOLIOS al servizio del controllo dell'erosione del suolo.
Alla EOLIOS Engineering è stato chiesto di valutare i rischi di erosione eolica per il progetto della centrale solare di Bourriot-Bergonce. Poiché la costruzione dell’impianto ha richiesto una parziale deforestazione , era fondamentale determinare se la modifica del terreno e l’aggiunta di pannelli fotovoltaici potessero indebolire il suolo a contatto con il vento.
Grazie a un’analisi meteorologica approfondita combinata con simulazioni CFD (Computational Fluid Dynamics) , i nostri ingegneri sono stati in grado di modellare il flusso d’aria sull’intero sito. Questo approccio ci ha permesso di mappare le aree a rischio di erosione , valutare l’impatto dei pannelli solari sulla dinamica del vento e progettare soluzioni per garantire la sostenibilità a lungo termine degli impianti .
Analisi CFD per comprendere l'impatto del vento sui suoli
Il vento come fattore di erosione
L’erosione eolica è il movimento delle particelle di suolo sotto l’azione del vento. Questo fenomeno dipende da diversi parametri, come il tipo di suolo , le sue condizioni superficiali, la presenza o l’assenza di vegetazione, nonché l’ intensità e la direzione dei venti prevalenti . Quando il suolo è nudo e liscio, il vento può facilmente mobilitare le particelle superficiali, portando a un progressivo degrado del terreno.
Anche un vento moderato può trasportare polvere per chilometri, da qui l’importanza di bloccare l’erosione alla sua origine . Negli ambienti naturali, la vegetazione svolge un ruolo protettivo fondamentale . Agisce sia come barriera che rallenta il flusso d’aria vicino al suolo, sia come fattore di stabilizzazione meccanica grazie al suo apparato radicale. Qualsiasi alterazione di questo equilibrio può quindi avere un impatto diretto sulla suscettibilità del sito all’erosione.
Progetti fotovoltaici e modifica dell'equilibrio del sito
L’installazione di un impianto fotovoltaico comporta generalmente modifiche al terreno, tra cui la deforestazione parziale o totale dell’area. Tale alterazione del sito modifica la rugosità del suolo e può comportare una maggiore esposizione ai venti dominanti . In questo contesto, è fondamentale valutare se la nuova configurazione del sito, una volta installati i pannelli, comporti un aumento del rischio di erosione o se, al contrario, le strutture installate contribuiscano alla protezione del suolo. È proprio a questa domanda che lo studio condotto da EOLIOS ha cercato di dare risposta.
Analisi del vento su più scale
Comprendere i venti prevalenti su larga scala
La prima fase dello studio si basa su un’analisi su larga scala del sito e del suo ambiente. Questo approccio permette di caratterizzare i modelli di vento prevalenti e di comprendere come i flussi d’aria interagiscono con la topografia e le caratteristiche naturali circostanti.
Questa visione d’insieme è essenziale per individuare le direzioni del vento più influenti e per collocare il progetto nel suo contesto territoriale. Essa costituisce la base per le analisi più dettagliate che verranno effettuate in seguito.
I risultati della simulazione evidenziano aree caratterizzate da elevata velocità del vento , favorevoli all’erosione, già presenti prima dell’inizio del progetto. Lo studio dimostra che questi fenomeni persistono anche dopo l’installazione dell’impianto, sottolineando l’importanza di implementare misure correttive mirate per limitare in modo sostenibile i rischi di degrado del suolo. Inoltre, si osserva un aumento della velocità del vento direttamente sopra i pannelli fotovoltaici, con la formazione di “vene di velocità del vento” nelle immediate vicinanze delle strutture. Queste accelerazioni localizzate, indotte da variazioni del flusso d’aria, richiedono studi più approfonditi. Concentrandosi su queste aree specifiche, i nostri ingegneri possono valutare con maggiore precisione i rischi di erosione laddove il flusso d’aria è più dinamico.
Progetto prima/dopo - Vista generale - Planimetria accelerata a 10 cm da terra
Analisi dell'impronta ecologica dell'impianto fotovoltaico
In una seconda fase, l’analisi viene circoscritta all’estensione dell’impatto del progetto.
Questo passaggio ci permette di studiare l’impatto della deforestazione e della modifica della superficie del suolo sul flusso d’aria.
Mette in evidenza le aree in cui il suolo risulta maggiormente esposto al vento e permette di confrontare il comportamento dei flussi tra lo stato iniziale , caratterizzato dalla copertura vegetale, e lo stato successivo all’intervento.
Un approccio locale, il più vicino possibile ai pannelli
Infine, lo studio si concentra su un’analisi locale, il più vicino possibile agli impianti fotovoltaici. Questa scala ridotta è essenziale per comprendere le interazioni dirette tra vento e strutture . In particolare, consente di valutare l’effetto dei pannelli sulla velocità del vento al livello del suolo e di individuare eventuali zone di accelerazione localizzate , soprattutto in corrispondenza di allineamenti o corridoi di traffico.
Per comprendere meglio l’impatto dei pannelli solari sul flusso del vento, è stata eseguita una simulazione su piccola scala. Questa configurazione ci permette di isolare l’effetto delle strutture fotovoltaiche sulla dinamica del flusso a livello del suolo.
I risultati evidenziano un significativo effetto di smorzamento : la presenza dei pannelli rallenta il vento frammentandone il flusso e creando zone di turbolenza controllata dietro le file. Questa dissipazione di energia cinetica riduce la velocità complessiva del vento nello strato superficiale del terreno e limita le accelerazioni locali che potrebbero verificarsi negli spazi aperti tra le file. In pratica, questo fenomeno contribuisce a ridurre il rischio di erosione eolica sul sito.
I pannelli agiscono come una barriera passiva, stabilizzando il flusso d’aria e riducendo le velocità critiche che possono mobilitare le particelle di terreno. Questa simulazione conferma quindi che la disposizione e la densità degli impianti svolgono un ruolo significativo nella protezione dei suoli dagli effetti del vento.
Deforestazione e cambiamenti nelle condizioni del vento
Maggiore esposizione del suolo nelle aree aperte
I risultati della simulazione evidenziano l’impatto della deforestazione sul comportamento del vento vicino al suolo. La rimozione della copertura forestale porta a un aumento della velocità del vento nelle aree ora aperte, in particolare quando il vento è allineato con i corridoi disboscati della centrale elettrica, il che accade regolarmente poiché questi orientamenti corrispondono ai venti prevalenti nel sito. Questo cambiamento è spiegato dalla scomparsa delle barriere naturali fornite dagli alberi.
In assenza di questa irregolarità dovuta alla vegetazione, il vento conserva più energia avvicinandosi al suolo, aumentando la sua capacità di mobilitare le particelle superficiali . I terreni nudi diventano quindi più suscettibili all’erosione, soprattutto nelle zone più esposte.
Tuttavia, l’analisi ci permette di precisare questa osservazione: l’aumento della velocità del vento non interessa uniformemente l’intera area. Alcune zone rimangono relativamente indenni, a seconda della loro posizione, della topografia locale e della distanza dalle principali traiettorie del vento.
Accelerazioni localizzate legate alla configurazione del sito
Oltre a questa tendenza generale, i risultati illustrano l’emergere di accelerazioni del vento localizzate in aree specifiche del progetto. Questi fenomeni sono principalmente legati alla geometria del sito, alla presenza di aree aperte continue e all’orientamento di alcuni spazi rispetto ai venti dominanti.
Queste accelerazioni restano localizzate e circoscritte, ma costituiscono importanti punti di preoccupazione . In queste aree, il vento può raggiungere livelli più elevati rispetto al resto della centrale elettrica, aumentando localmente il potenziale di erosione.
La simulazione permette di localizzare con precisione queste aree e di comprenderne i meccanismi, aspetto essenziale per implementare le opportune misure correttive.
Un'influenza dipendente dalla configurazione e dall'orientamento
L’effetto protettivo dei pannelli non è uniforme e dipende da diversi parametri, come il loro orientamento, la spaziatura e l’allineamento con i venti dominanti. Alcune configurazioni favoriscono un maggiore rallentamento del flusso, mentre altre possono generare ridistribuzioni locali del vento. L’analisi CFD permette di identificare queste differenze di comportamento e di verificare che, nella configurazione scelta per il progetto, il posizionamento dei pannelli contribuisca complessivamente alla protezione del suolo anziché ad aumentarne l’esposizione.
Condizioni compatibili con la stabilità del suolo
Nelle condizioni di vento più comuni riscontrate nel sito, i risultati indicano che la velocità del vento al suolo rimane generalmente al di sotto delle soglie associate a un’erosione significativa . Il rischio di erosione diffusa sembra quindi essere controllato a livello dell’impianto fotovoltaico. Questo risultato sottolinea l’importanza di un’analisi dettagliata per superare i preconcetti. Dimostra che, se ben progettato, un impianto fotovoltaico può non solo limitare il suo impatto sul suolo.
Identificare e mettere in sicurezza le aree sensibili
Rilevamento delle accelerazioni del vento locali e soluzioni passive appropriate
Grazie alla fluidodinamica computazionale (CFD), sono state individuate alcune aree più esposte . Queste aree possono essere soggette ad accelerazioni localizzate del vento, che possono aumentarne la suscettibilità all’erosione. Una mappatura accurata di queste aree è uno strumento prezioso per orientare le azioni correttive.
L’approccio adottato prevede di intervenire solo dove necessario. Per le aree sensibili individuate, si possono implementare misure passive come frangivento vegetali o strutture leggere per interrompere le dinamiche del flusso. Queste soluzioni sono progettate per integrarsi perfettamente nel contesto del progetto, garantendo al contempo un’efficacia a lungo termine.
Il valore aggiunto dell'esperienza di EOLIOS
Questo studio illustra la capacità di EOLIOS Ingénierie di supportare gli sviluppatori di progetti fotovoltaici nell’affrontare le problematiche ambientali fin dalle prime fasi di progettazione. Anticipando i rischi di erosione, è possibile garantire la fattibilità del progetto ed evitare costosi interventi correttivi durante la fase operativa.
Grazie alla simulazione numerica, EOLIOS offre un approccio pragmatico adattato alle caratteristiche specifiche di ogni sito. L’obiettivo è progettare impianti fotovoltaici ad alte prestazioni, sostenibili ed ecocompatibili , integrando i vincoli aerodinamici come elemento chiave per l’ottimizzazione del progetto.
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Riassunto dello studio
Sintesi dello studio
EOLIOS Engineering ha condotto uno studio CFD per valutare i rischi di erosione eolica associati alla costruzione di una centrale fotovoltaica che richiede una parziale deforestazione. Utilizzando un approccio multiscala, sono state impiegate simulazioni numeriche per mappare i modelli di flusso d’aria sull’intero sito, sia prima che dopo la costruzione. I risultati mostrano che la deforestazione porta a un aumento localizzato della velocità del vento , creando aree potenzialmente erosive con elevata velocità del vento . Tuttavia, i pannelli fotovoltaici svolgono un ruolo protettivo significativo introducendo una rugosità artificiale che rallenta il flusso d’aria a livello del suolo. In condizioni di vento tipiche, la velocità del vento al suolo rimane generalmente al di sotto delle soglie critiche di erosione , mitigando così il rischio complessivo. Si raccomandano misure passive mirate , come frangivento vegetali , nelle aree più esposte per garantire la sostenibilità a lungo termine del sito.
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