Con l'aumento dei grandi impianti di pannelli solari a terra a scala di utility, sono aumentate anche le preoccupazioni sul loro impatto sui processi idrologici naturali. Ma il un nuovo studio “Quantifying soil moisture and evapotranspiration heterogeneity within a solar farm: Implications for stormwater management”, pubblicato sul Journal of Hydrology da un team di ricercatori della Pennsylvania State University (Penn State) suggerisce che «se queste "fattorie solari" vengono costruite correttamente, il deflusso eccessivo o l'aumento dell'erosione possono essere facilmente mitigati».

I pannelli solari sono impermeabili all'acqua e, si temeva, che una vasta superficie coperta per produrre energia fotovoltaica potessero aumentare il volume e la velocità del deflusso delle acque piovane, in modo simile al cemento e all'asfalto. Ma dopo aver condotto un'indagine sul campo durata un anno sui modelli di umidità del suolo, sulla radiazione solare e sulla vegetazione in due parchi solari nella Pennsylvania centrale, costruiti su pendii rappresentativi del Nord-Est degli Stati Uniti, i ricercatori hanno concluso che «Tali installazioni non dovrebbero presentare implicazioni negative per la gestione delle acque piovane».

Il team di ricercatori ha evidenziato che «Una vegetazione sana e terreni ben drenati possono aiutare a gestire il deflusso idrico negli impianti solari e, ove necessario, in territori più difficili, i controlli ingegnerizzati delle acque piovane possono gestire qualsiasi deflusso non mitigato».

Lauren McPhillips , a capo del team di ricerca che ha condotto lo studio, ricorda che  «Eravamo particolarmente interessati al movimento delle acque piovane negli impianti solari su terreni complessi e pendii ripidi. C'è molta preoccupazione che l'energia solare stia divorando terreni agricoli di prima qualità con terreni ben drenanti e piuttosto piatti. Da quei siti, si hanno minime preoccupazioni in termini di deflusso. Siamo interessati a facilitare l'utilizzo di terreni marginali più difficili per gli impianti solari».

L’autore principale dello studio, Rouhangiz "Nasim" Yavari, del Water Resources Engineering Program, ha analizzato i modelli di umidità del suolo nei parchi solari e ha rivelato «Una ridistribuzione dell'acqua relativa ai pannelli solari, con l'umidità del suolo sotto le gocciolanti (il terreno direttamente sotto il bordo inferiore dei pannelli da cui cadono le precipitazioni) del 19% superiore rispetto ai terreni circostanti, e l'umidità nel suolo sotto i pannelli inferiore del 25% rispetto ai terreni circostanti, in media, in entrambi i parchi solari nell'arco di un anno».

I ricercatori hanno notato che durante gli eventi di forti precipitazioni c'erano periodi di saturazione e formazione localizzata di deflusso nelle linee di gocciolamento dei pannelli. Tuttavia, un'intercapedine aperta tra le file di pannelli e i bacini di infiltrazione e le trincee esistenti in entrambi i parchi solari ha gestito il deflusso.

Il monitoraggio micrometeorologico, che valuta i processi meteorologici e climatici su piccola scala che influenzano fattori quali agricoltura, silvicoltura e ambiente naturale, ha indicato «Una ridotta evapotraspirazione, ovvero il processo mediante il quale l'acqua viene trasferita dalla terra all'atmosfera, sotto i pannelli».  I ricercatori hanno anche scoperto che in estate la potenziale evapotraspirazione sotto i pannelli era inferiore dal 37% al 67%, con una differenza minima in inverno.

Un'indagine sulla vegetazione ha rivelato che entrambi i parchi solari presi in esame avevano una copertura del terreno pressoché completa sotto i pannelli, «Il che è fondamentale per favorire l'infiltrazione e ridurre l'erosione - ha osservato McPhillips - Questa ricerca è la prima valutazione delle pratiche strutturali di gestione delle acque piovane negli impianti solari e fornisce nuove intuizioni sui fenomeni idrologici delle installazioni attraverso misurazioni di prima mano sul campo».

Lo studio, supportato dall'US Geological Survey tramite il Pennsylvania Water Resources Research Center e il National Institute of Food and Agriculture del Dipartimento dell'agricoltura Usa. fornisce alcune delle prime interpretazioni della saturazione e del potenziale di deflusso idrico negli impianti solari, in particolare su territori ripidi e complessi.

La McPhillips ha concluso «Mentre le nostre osservazioni documentano una chiara alterazione nei modelli idrologici naturali, dimostrano anche che spazi vegetati di dimensioni adeguate tra le file di pannelli solari e, in alcuni casi, la gestione strutturale delle acque piovane, possono gestire questi cambiamenti. Questi tipi di approfondimenti, insieme all'indagine su come la gestione del territorio negli impianti solari può influenzare altri servizi ecosistemici, possono consentirci di facilitare questa transizione critica verso l'energia rinnovabile con un impatto minimo sull'ecosistema. La ricerca in corso si sta concentrando sulla modellazione computerizzata di questi siti di ricerca per informare la progettazione appropriata delle pratiche di gestione delle acque piovane negli impianti solari».