Studio CFD di come la costruzione di un impianto solare — che richiede un disboscamento parziale — influisca sull'erosione del suolo: analisi del vento, zone sensibili e soluzioni passive.
L'essenziale. Su richiesta di SOLVEO energie, EOLIOS ha valutato mediante simulazione CFD il rischio di erosione eolica legato alla costruzione di un impianto fotovoltaico (Bourriot-Bergonce) che richiede un disboscamento parziale. Un'analisi multiscala, dal territorio fino al piede dei pannelli, mappa le velocità del vento a 10 cm dal suolo, prima e dopo i lavori. Risultato: il disboscamento crea sovravelocità localizzate, ma i tavoli fotovoltaici svolgono un ruolo di barriera passiva che rallenta il flusso; il rischio di erosione diffusa resta controllato, con frangivento mirati a mettere in sicurezza le zone sensibili.
EOLIOS Ingegneria è stata incaricata di valutare i rischi di erosione eolica sul progetto di impianto solare di Bourriot-Bergonce. Poiché la costruzione dell'impianto richiedeva un disboscamento parziale, era cruciale determinare se il rimodellamento del terreno e l'aggiunta di pannelli fotovoltaici potessero indebolire i suoli nei confronti del vento.
Attraverso un'analisi meteorologica approfondita abbinata a simulazioni numeriche CFD (fluidodinamica computazionale), i nostri ingegneri hanno modellato il flusso d'aria su tutto il sito. Ciò ha permesso di:
Mappare le zone a rischio di erosione alla scala del territorio, dell'impronta e del piede dei pannelli.
Valutare l'effetto dei pannelli fotovoltaici sulla dinamica del vento a livello del suolo.
Dimensionare soluzioni passive mirate per garantire la durabilità dell'installazione.
L'erosione eolica è lo spostamento delle particelle di suolo sotto l'azione del vento. Il fenomeno dipende da diversi parametri, come la natura del suolo, il suo stato superficiale, la presenza o l'assenza di vegetazione e anche l'intensità e la direzione dei venti dominanti. Quando il suolo è nudo e liscio, il vento può facilmente mobilitare le particelle superficiali, portando a una degradazione progressiva del terreno.
Anche un vento moderato può trasportare polvere per chilometri, da cui l'importanza di fermare l'erosione alla fonte. In ambiente naturale, la vegetazione svolge un ruolo protettivo fondamentale. Agisce sia come schermo che rallenta il flusso d'aria in prossimità del suolo, sia come fattore di stabilizzazione meccanica grazie agli apparati radicali. Ogni alterazione di questo equilibrio può quindi avere un impatto diretto sulla sensibilità del sito all'erosione.
L'erosione eolica è lo spostamento delle particelle di suolo sotto l'azione del vento. Dipende dalla natura e dallo stato superficiale del suolo, dalla vegetazione e dall'intensità dei venti dominanti: un suolo nudo e liscio mobilita facilmente le sue particelle superficiali.
La costruzione di un impianto fotovoltaico comporta generalmente un rimodellamento del terreno, in particolare un disboscamento parziale o totale dell'area interessata. Questa modifica del sito altera la rugosità del suolo e può portare a una maggiore esposizione ai venti dominanti. In questo contesto, è essenziale valutare se la nuova configurazione del sito, una volta installati i pannelli, porti a un aumento del rischio di erosione o se, al contrario, le strutture contribuiscano a proteggere i suoli. È esattamente alla domanda a cui lo studio EOLIOS si è proposto di rispondere.
Il primo passo dello studio è un'analisi alla grande scala del sito e del suo intorno. Questo approccio permette di caratterizzare i regimi di vento dominanti e di comprendere come il flusso d'aria interagisce con il terreno e con gli elementi naturali circostanti.
Questo quadro d'insieme è essenziale per individuare le direzioni di vento più impattanti e per collocare il progetto nel suo contesto territoriale. Costituisce la base su cui si costruiscono le analisi più fini che seguono.
I risultati della simulazione rivelano zone di sovravelocità, favorevoli all'erosione, già presenti prima dell'avvio del progetto. Lo studio mostra che questi fenomeni persistono dopo l'installazione dell'impianto, il che sottolinea l'importanza di mettere in atto soluzioni correttive mirate per limitare durevolmente i rischi di degradazione del suolo. Si osserva inoltre che la velocità del vento aumenta in corrispondenza dei tavoli fotovoltaici, creando « strisce di sovravelocità » nelle immediate vicinanze delle strutture. Queste accelerazioni localizzate, indotte dall'alterazione del flusso d'aria, rendono necessari studi più fini. Zoomando su queste zone specifiche, i nostri ingegneri possono valutare con maggiore precisione i rischi di erosione laddove i flussi sono più dinamici.
Una sovravelocità è un'accelerazione locale del flusso, provocata dalla canalizzazione del vento o da una discontinuità geometrica. Al suolo, queste «strisce di sovravelocità» concentrano il potenziale di erosione e guidano il posizionamento dei frangivento.
Successivamente, l'analisi si concentra alla scala dell'impronta del progetto. Questa fase studia l'impatto del disboscamento e del cambiamento della superficie del suolo sul flusso d'aria. Mette in evidenza le zone in cui il suolo diventa più esposto al vento e permette di confrontare il comportamento del flusso tra lo stato iniziale, caratterizzato dalla copertura vegetale, e lo stato dopo i lavori.
La rugosità aerodinamica esprime la capacità di una superficie (vegetazione, ostacoli, strutture) di frenare il vento in prossimità del suolo. Più è elevata, più il flusso viene rallentato: il disboscamento la riduce, mentre i tavoli fotovoltaici la reintroducono parzialmente.
Infine, lo studio si concentra su un'analisi locale, il più vicino possibile ai tavoli dei pannelli fotovoltaici. Questa scala fine è essenziale per comprendere le interazioni dirette tra il vento e le strutture. In particolare, permette di valutare l'effetto dei pannelli sulle velocità del vento a livello del suolo e di individuare eventuali zone di accelerazione localizzata, soprattutto nelle file o nei corridoi di circolazione.
Per comprendere meglio l'impatto dei pannelli solari sul flusso del vento, è stata condotta una simulazione a scala ridotta. Questa configurazione isola l'effetto delle strutture fotovoltaiche sulla dinamica del flusso a livello del suolo.
I risultati rivelano un significativo effetto di smorzamento dei tavoli fotovoltaici sul flusso:
Frammentazione del flusso e creazione di zone di turbolenza controllata dietro le file.
Dissipazione dell'energia cinetica, che riduce la velocità del vento nello strato in prossimità del suolo.
Limitazione delle accelerazioni locali 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 abbassando le velocità critiche capaci di mobilitare le particelle di suolo. Questa simulazione conferma quindi che la disposizione e la densità dell'installazione svolgono un ruolo importante nella protezione dei suoli dagli effetti del vento.
I risultati della simulazione mettono in evidenza l'impatto del disboscamento sul comportamento del vento in prossimità del suolo. La rimozione della copertura forestale provoca un aumento delle velocità del vento nelle zone ormai aperte, soprattutto quando il vento è allineato con i corridoi liberati dell'impianto — cosa che accade regolarmente, poiché questi orientamenti corrispondono ai venti dominanti sul sito. Questa variazione si spiega con la perdita degli ostacoli naturali rappresentati dagli alberi.
In assenza di questa rugosità vegetale, il vento conserva più energia avvicinandosi al suolo, il che ne aumenta la capacità di mobilitare le particelle superficiali. I suoli nudi diventano così più sensibili ai fenomeni erosivi, specialmente nelle aree più esposte.
L'analisi tuttavia ridimensiona questo dato : l'aumento delle velocità del vento non interessa l'intero sito in modo uniforme. Alcune zone restano relativamente inalterate, a seconda della loro posizione, della topografia locale e della loro distanza dagli assi principali del vento.
Oltre a questa tendenza generale, i risultati mostrano la comparsa di accelerazioni del vento localizzate in zone specifiche del progetto. Questi fenomeni sono legati principalmente alla geometria del sito, alla presenza di aree aperte continue e all'orientamento di alcuni spazi rispetto ai venti dominanti.
Queste accelerazioni restano isolate e circoscritte, ma sono importanti punti di vigilanza. In queste aree, il vento può raggiungere livelli più elevati che nel resto dell'impianto, aumentando localmente il potenziale erosivo. La simulazione localizza con precisione queste zone e ne spiega i meccanismi, cosa essenziale per mettere in atto misure correttive adeguate.
L'effetto protettivo dei pannelli non è tuttavia uniforme e dipende da diversi parametri, come il loro orientamento, la spaziatura e l'allineamento rispetto ai venti dominanti. Alcune configurazioni favoriscono maggiormente il rallentamento dei flussi, mentre altre possono generare ridistribuzioni locali del vento. L'analisi CFD individua queste differenze di comportamento e verifica che, nella configurazione scelta per il progetto, la disposizione dei pannelli contribuisca complessivamente a proteggere i suoli anziché esporli.
Nelle condizioni di vento più comunemente riscontrate sul sito, i risultati indicano che le velocità del vento a livello del suolo restano, nel complesso, al di sotto delle soglie associate a un'erosione significativa. Il rischio di erosione diffusa appare quindi controllato alla scala dell'impianto. Questo risultato evidenzia il valore di un'analisi dettagliata per superare i luoghi comuni : se ben progettato, un impianto fotovoltaico può limitare il proprio impatto sui suoli.
Da ricordare. Se ben progettato, un impianto fotovoltaico non aggrava necessariamente l'erosione: nella configurazione scelta, le velocità al suolo restano sotto le soglie critiche e i tavoli svolgono un ruolo di barriera passiva. La vigilanza si concentra su alcune zone di accelerazione localizzata, trattate con dispositivi passivi mirati.
Grazie alla CFD, è stato possibile individuare alcune zone più esposte. Queste aree possono subire accelerazioni occasionali del vento capaci di aumentare localmente la sensibilità all'erosione. Una mappatura precisa di queste zone è uno strumento prezioso per guidare le azioni correttive.
L'approccio scelto è quello di intervenire solo dove necessario. Per le zone sensibili individuate, possono essere installati dispositivi passivi come frangivento vegetali o strutture leggere per interrompere la dinamica del flusso. Queste soluzioni sono concepite per integrarsi armoniosamente nell'ambiente del progetto garantendo al contempo un'efficacia duratura.
Questo studio illustra la capacità di EOLIOS Ingegneria di affiancare gli sviluppatori di progetti fotovoltaici nell'affrontare le questioni ambientali fin dalle prime fasi di progettazione. Anticipando i rischi di erosione, è possibile mettere in sicurezza la fattibilità del progetto ed evitare costose opere correttive durante l'esercizio.
Facendo leva sulla simulazione numerica, EOLIOS offre un approccio pragmatico adattato alle specificità di ciascun sito. L'obiettivo è progettare impianti fotovoltaici performanti, durevoli e rispettosi del loro ambiente, trattando i vincoli aerodinamici come una vera e propria leva di ottimizzazione del progetto.
Expertise : la modellazione del movimento di sabbia e polvereEOLIOS Ingegneria ha condotto uno studio CFD per valutare i rischi di erosione eolica associati alla costruzione di un impianto fotovoltaico che richiedeva un disboscamento parziale. Attraverso un approccio multiscala, le simulazioni numeriche hanno mappato il flusso d'aria su tutto il sito, prima e dopo i lavori. I risultati mostrano che il disboscamento provoca un aumento localizzato delle velocità del vento, generando zone di sovravelocità isolate e potenzialmente erosive. Tuttavia, i pannelli fotovoltaici svolgono un ruolo protettivo significativo introducendo una rugosità artificiale che rallenta i flussi a livello del suolo. Nelle condizioni di vento comuni, le velocità a livello del suolo restano, nel complesso, al di sotto delle soglie critiche di erosione, mantenendo sotto controllo il rischio diffuso. Dispositivi passivi mirati, come i frangivento vegetali, sono raccomandati nelle aree più esposte per garantire la durabilità del sito.
Erosione eolica, impianti solari e simulazione CFD della protezione dei suoli.
L'erosione eolica è lo spostamento delle particelle di suolo sotto l'effetto del vento. Dipende dalla natura del suolo e dal suo stato superficiale, dalla presenza di vegetazione e dall'intensità e direzione dei venti dominanti. Su un suolo nudo e liscio, anche un vento moderato può mobilitare le particelle e trasportare la polvere per chilometri. Vedi anche la nostra expertise modellazione del movimento di sabbia e polvere.
La accresce localmente: eliminando la rugosità vegetale, il vento conserva più energia in prossimità del suolo, soprattutto quando i corridoi liberati sono allineati con i venti dominanti. L'effetto non è tuttavia omogeneo, alcune zone restano poco interessate a seconda della topografia e della distanza dagli assi di vento principali.
Nella configurazione studiata, proteggono globalmente i suoli: i tavoli agiscono come una barriera passiva che frammenta il flusso, crea turbolenze controllate dietro le file e riduce la velocità in prossimità del suolo. L'effetto dipende tuttavia dal loro orientamento, dalla spaziatura e dall'allineamento rispetto ai venti dominanti.
La simulazione CFD mappa le velocità del vento al suolo a più scale (territorio, impronta, piede dei pannelli), prima e dopo i lavori. Localizza con precisione le zone di sovravelocità e permette di dimensionare soluzioni correttive mirate anziché trattare l'intero sito.
Dispositivi passivi, frangivento vegetali o strutture leggere, sono installati solo dove la CFD rivela accelerazioni locali. Interrompono la dinamica dei flussi, si integrano nell'ambiente del progetto e garantiscono un'efficacia duratura senza sovraccosti generalizzati.
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