Il solare a doppio uso: Un'esplorazione del potenziale nella San Joaquin Valley
Il solare a doppio uso - la co-localizzazione del solare con uno o più altri usi del suolo - ha il potenziale per fornire ulteriori benefici ambientali, sociali ed economici rispetto allo sviluppo solare tradizionale. I precedenti post del blog hanno fornito un'introduzione alla gamma di usi, benefici e applicabilità di tre forme di solare a doppio uso - agrivoltaico, solare basato sui servizi ecosistemici e fotovoltaico galleggiante - e una panoramica delle considerazioni politiche. Siamo giunti alla conclusione che, sebbene il solare a doppio uso non rappresenti una soluzione d'emergenza agli ostacoli che si frappongono alla diffusione del solare su larga scala, esso può integrare i progetti tradizionali e offrire l'opportunità di aumentare i benefici locali dello sviluppo del solare.
Questo blog analizza il potenziale del solare a doppio uso in una particolare regione - la San Joaquin Valley della California ("la Valle") - sulla base di approfondimenti di esperti e di interviste con le parti interessate locali, tra cui funzionari della contea, organizzazioni di difesa, sviluppatori ed esperti di configurazioni a doppio uso. La Valle è una delle regioni agricole più produttive del Paese, con un'abbondante insolazione, un numero crescente di siti solari su scala pubblica e crescenti limitazioni delle acque sotterranee. A prima vista, la regione sembra matura per l'agrivoltaico. Tuttavia, i nostri risultati suggeriscono che le configurazioni a doppio uso che forniscono servizi ecosistemici potrebbero essere più adatte alla Valle oggi, mentre le configurazioni agrivoltaiche e floatovoltaiche continuano a scalare e a progredire tecnologicamente. Tutte le configurazioni devono affrontare sfide di implementazione e richiedono un ulteriore supporto politico e l'adozione da parte degli sviluppatori.
Informazioni sulla Valle di San Joaquin
La Valle di San Joaquin è una centrale agricola per la California e gli Stati Uniti e produce più della metà della produzione agricola dello Stato. Tuttavia, l'uso eccessivo delle risorse idriche e la siccità causata dai cambiamenti climatici hanno portato a problemi significativi di scarsità d'acqua. Nel 2014, lo Stato ha approvato la legge sulla gestione sostenibile delle acque sotterranee (Sustainable Groundwater Management Act, SGMA), che impone agli utenti delle acque sotterranee di riportare in equilibrio i propri bacini idrici nei prossimi due decenni. Per ottenere queste riduzioni idriche, la Valle di San Joaquin dovrà probabilmente mettere a riposo almeno 500.000 acri di terreni agricoli entro il 2040.
Allo stesso tempo, la California sta perseguendo obiettivi ambiziosi in materia di clima ed energia pulita. Nel 2018, lo Stato ha approvato l'SB 100, che richiede che il 100% del fabbisogno elettrico al dettaglio dello Stato sia soddisfatto con risorse a zero emissioni di carbonio e rinnovabili entro il 2045. Un approccio ponderato alla transizione energetica pulita, che includa un mix di risorse energetiche pulite, sarà fondamentale per un futuro energetico pulito, affidabile e intelligente per il territorio. Nel 2022, la San Joaquin Valley ha prodotto quasi 15 GWh di elettricità solare, pari al 45% dei 33 GWh dello Stato. Con un numero ancora maggiore di progetti pianificati o in corso di realizzazione, è evidente che lo sviluppo dell'energia solare su scala pubblica nella Valle continuerà a essere un elemento fondamentale della soluzione climatica della California. Tuttavia, l'energia solare oggi distribuita nella Valle è ancora solo una frazione del potenziale di risorse della regione.
L'attuale e continua perdita di terreni agricoli, unita alla transizione verso l'energia pulita, comporterà cambiamenti significativi nel paesaggio, nell'economia e nelle industrie della regione. La Valle deve affrontare diverse sfide socio-economiche e ambientali; anni di produzione agricola intensiva e di industria pesante hanno portato a una scarsa qualità dell'aria, all'inquinamento delle acque e al degrado degli ecosistemi. Gli impianti industriali sono stati spesso collocati vicino a popolazioni emarginate, perpetuando le disuguaglianze e gli oneri ambientali. Oltre la metà della popolazione della Valle vive in tratti di censimento classificati come svantaggiati e rappresenta il 27% della popolazione svantaggiata dello Stato, nonostante rappresenti solo l'11% della popolazione totale dello Stato.
L'uso del territorio e le transizioni industriali nella Valle offrono l'opportunità di sviluppare industrie dell'energia pulita che contribuiscono agli obiettivi a lungo termine della regione, tra cui l'espansione della base economica, la creazione di nuovi posti di lavoro e opportunità economiche per i singoli, il miglioramento delle condizioni ambientali e la garanzia di un'equa distribuzione dei benefici e degli oneri.
Capire il potenziale del solare a doppio uso nella Valle
I cambiamenti nell'uso del suolo della Valle e la diffusione dell'energia pulita rendono il solare a doppio uso un potenziale ideale: la costruzione del solare aiuterà la California a raggiungere il suo fabbisogno di energia pulita e porterà nuove attività economiche nella regione. L'installazione di impianti solari su terreni agricoli in fase di transizione può fornire nuovi flussi di reddito ai proprietari di terreni agricoli incolti. Gli impianti solari a doppio uso offrono inoltre molteplici co-benefici, tra cui un maggiore sostegno alla comunità, l'efficienza nell'uso del suolo, la produzione agricola, il risparmio idrico e i benefici per l'ecosistema.
Abbiamo parlato con sei stakeholder regionali per capire il potenziale delle tecnologie solari a doppio uso nella Valle e come i benefici percepiti di questi sistemi potrebbero essere sfruttati nel contesto specifico della regione. Abbiamo chiesto loro quali sono le promesse di tre forme di solare a doppio uso - l'agrivoltaico, il fotovoltaico galleggiante e il solare basato sui servizi ecosistemici - e quali sono i sentimenti della comunità riguardo all'implementazione delle infrastrutture, oltre ad altre preoccupazioni chiave come l'interazione del solare con la gestione delle acque sotterranee. I loro contributi hanno influenzato la nostra discussione sulle preoccupazioni della comunità e sulla fattibilità del solare a doppio uso, sia oggi che in futuro. Questo lavoro è stato inoltre influenzato dalle conversazioni regionali tenutesi nell'ambito di un più ampio sforzo di esplorazione e pianificazione delle energie pulitenella Valle, condotto da CATF, nonché da ricerche di base e conversazioni con esperti del dual-use.
Preoccupazioni della comunità e uso del territorio
In tutto il Paese, l'energia solare su scala pubblica può essere uno sviluppo controverso nelle comunità, con preoccupazioni legate alla modifica dell'uso del suolo, all'estetica e all'impatto sulla visuale. Il solare a doppio uso è spesso discusso come una soluzione che potrebbe generare un maggiore sostegno comunitario per i progetti solari rispetto allo sviluppo tradizionale su scala di utenza, in particolare quando le preoccupazioni si concentrano sull'uso del territorio e sulla disponibilità limitata di terreno. La combinazione di usi del suolo in configurazioni solari a doppio uso potrebbe ridurre la competizione per l'uso del suolo, aumentare la produttività del terreno e mitigare le preoccupazioni di una scelta binaria tra produzione di cibo o di energia. Nelle regioni altamente sviluppate, questa potrebbe rivelarsi una tattica preziosa per costruire nuove risorse solari.
La Valle non è immune dalle sfide comunitarie allo sviluppo delle energie rinnovabili, ma secondo le interviste con gli stakeholder, le preoccupazioni per gli usi del suolo concorrenti non sono così forti come in altre parti del Paese. Mentre la crescita urbana e lo sviluppo competono con i terreni agricoli in quest'area, le interviste suggeriscono che i proprietari terrieri agricoli sono più preoccupati per le limitazioni delle acque sotterranee e per la sostenibilità a lungo termine dei loro terreni per l'agricoltura. I proprietari terrieri che affittano o vendono terreni per lo sviluppo dell'energia solare hanno la possibilità di ottenere un profitto significativo, una buona opportunità per i terreni che potrebbero diventare incolti a causa dei cambiamenti climatici e delle limitazioni nell'uso dell'acqua.
Gli stakeholder regionali preferiscono che vengano creati dei buffer tra il solare su scala industriale e le aree residenziali e commerciali esistenti. Le interviste agli stakeholder suggeriscono che, quando si tratta di sviluppo di impianti solari su larga scala, le comunità sono più interessate a "fare le cose per bene" piuttosto che a "farle per niente". Secondo gli intervistati, "fare bene" significa coinvolgere in modo significativo la comunità nel processo decisionale, mitigare gli impatti ambientali e creare nuove opportunità economiche per le comunità.
Servizi ecosistemici: Un'opzione promettente per il solare a doppio uso nella Valle oggi
Date le preoccupazioni ambientali della regione e le domande su come verranno gestiti i terreni incolti, il solare basato sui servizi ecosistemici sembra essere una forma compatibile di solare a doppio uso per la Valle. Questo tipo di uso duale co-loca il solare con la vegetazione non destinata alla produzione agricola o con altre pratiche che promuovono il benessere ambientale. Rispetto ad altre forme di uso duale, il solare basato sui servizi ecosistemici è più fattibile da distribuire su scala e può contribuire agli obiettivi di energia pulita, affrontando al contempo le problematiche ambientali, ma non è ancora privo di sfide.
La Valle deve affrontare sfide ambientali come il degrado del suolo, l'inquinamento atmosferico, la scarsità d'acqua e la perdita di habitat. I terreni agricoli inutilizzati e incolti creano inoltre polvere, un problema importante nella regione. Le azioni comuni al solare basato sui servizi ecosistemici, come le colture di copertura, possono aiutare a gestire il deflusso delle acque meteoriche, a mitigare la polvere, a sostenere gli impollinatori e a migliorare la qualità del suolo. L'impianto di vegetazione autoctona che crea un habitat per gli impollinatori è stato dimostrato con successo in scala e fornisce benefici nelle aree agricole pesanti, un aspetto importante per i frutteti della Valle che fanno affidamento sull'impollinazione. Una sfida fondamentale con queste configurazioni è che l'impianto di colture di copertura o di vegetazione autoctona può richiedere l'irrigazione, per la quale i bilanci idrici delle Agenzie per la sostenibilità delle acque sotterranee (GSA) del bacino, un'agenzia di gestione istituita dall'SGMA, devono tener conto.
Per preservare i corridoi per la fauna selvatica e creare habitat per le specie si possono adottare anche altre azioni che modificano la progettazione dei siti per fornire servizi ecosistemici. Ad esempio, le contee locali possono stabilire requisiti di recinzione permeabile, standard di vegetazione, limiti all'uso di erbicidi, arretramenti e azioni di gestione delle acque meteoriche. Queste modifiche sono anche più facili da incorporare nei requisiti statali e locali di localizzazione e autorizzazione rispetto ai requisiti per il fotovoltaico agricolo. Nella Valle, molte contee hanno già stabilito questi requisiti, dimostrando l'interesse locale a promuovere le migliori pratiche che mitigano i danni ambientali e migliorano i servizi ecosistemici esistenti. Tuttavia, l'ideale sarebbe che gli impianti solari prendessero provvedimenti non solo per mantenere i servizi esistenti, ma anche per fornire ulteriori benefici netti, che spesso sono specifici del sito. Alcuni impianti solari nella Valle hanno già dimostrato di poter mantenere o creare un habitat aggiuntivo per le specie prioritarie per la conservazione, tra cui la volpe domestica. Ad esempio, la Topaz Solar Farm, situata appena fuori dalla Valle, dimostra di aver apportato modifiche alla progettazione del sito per garantire che i corridoi per gli animali selvatici di grandi dimensioni siano disturbati in misura minima, se non addirittura nulla.
Sebbene il solare basato sui servizi ecosistemici sia tecnicamente più adatto alle condizioni esistenti nella Valle rispetto ad altre forme di uso duale, deve ancora affrontare alcuni grossi ostacoli per essere diffuso in modo più efficace. Un ostacolo significativo è rappresentato dalla mitigazione del rischio per gli sviluppatori; come già menzionato nei precedenti post di questa serie, gli sviluppatori di impianti solari sono generalmente diffidenti nell'intraprendere azioni che attraggono specie a rischio che in seguito sarebbero tenuti a proteggere. Se non vengono adottate soluzioni politiche per ridurre il rischio per gli sviluppatori e i potenziali aumenti dei costi dei progetti, questi ultimi potrebbero essere dissuasi dal costruire configurazioni a doppio uso.
Il fotovoltaico è incompatibile con l'attività agricola su larga scala esistente nella Valle.
Sebbene la San Joaquin Valley sia una regione ad agricoltura intensiva, oggi le configurazioni agrivoltaiche potrebbero non essere compatibili con la produzione agricola e l'allevamento esistenti. La produzione di colture nella Valle è dominata da frutta a guscio come mandorle, pistacchi e noci, oltre che da uva e agrumi che attualmente non sono compatibili con il solare a doppio uso. Le configurazioni agrovoltaiche sono più adatte alle colture a file, come le verdure a foglia e i pomodori, che possono essere raccolte a mano o mantenute con attrezzature più piccole e possono crescere sotto le altezze standard dei pannelli. Oggi le colture compatibili come i pomodori rappresentano solo il 3% della produzione agricola della regione e la lattuga solo l'1%. Inoltre, le configurazioni agrivoltaiche non sono ancora state dimostrate alla scala dell'attività agricola della Valle. È possibile che in futuro le tecnologie solari si sviluppino per adattarsi a questi tipi di colture o che la produzione di colture nella Valle cambi a causa delle mutate condizioni climatiche, nel qual caso l'agrivoltaico potrebbe diventare più rilevante.
Allo stesso modo, la co-localizzazione su larga scala dell'energia solare con il pascolo del bestiame non sarà probabilmente uno sviluppo importante nella Valle. A nord della Valle, il Coyote Creek Agrivoltaic Ranch è un sito da 200 MW che combina il pascolo di pecore con l'energia solare. Ma la produzione di pecore negli Stati Uniti e in California in generale sta diminuendo ogni anno. L'industria zootecnica è dominata dai bovini e dalle aziende lattiero-casearie, che sono molto meno compatibili con le operazioni di pascolo solare a causa delle dimensioni e del comportamento del bestiame.
Il fotovoltaico galleggiante è in fase pilota e vale la pena osservarlo
Gli sforzi per installare il fotovoltaico sui canali d'acqua hanno attirato l'attenzione a livello regionale e nazionale. È stato dimostrato che il fotovoltaico galleggiante riduce le perdite per evaporazione dell'acqua, un grande vantaggio per una regione soggetta a siccità come la Valle, con una vasta rete di canali di irrigazione. Il Progetto Nexus, primo nel suo genere a livello nazionale, sperimenterà l'installazione di pannelli solari sui canali di irrigazione. L'iniziativa è frutto della collaborazione tra la UC Merced, il Turlock Irrigation District (TID), il California Department of Water Resources e lo sviluppatore Solar AquaGrid. Il TID, che gestisce i canali di irrigazione e fornisce elettricità al dettaglio, si trova in una posizione unica per gestire i pannelli sui suoi canali. Uno studio dell'UC Merced, da cui è nata l'idea, ha modellato il potenziale della copertura di tutti i canali di irrigazione dello Stato, stimando che potrebbero produrre complessivamente 13 GW di elettricità, ovvero circa il 19% del fabbisogno solare previsto della California entro il 2045. Sebbene questa configurazione sia stata proposta per i canali di tutto lo Stato, l'implementazione sarà più impegnativa nei casi in cui la gestione dei canali e la vendita di energia elettrica sono gestite da enti distinti. Un'altra sfida all'implementazione diffusa è la grave mancanza di trasmissione per spostare l'elettricità dalle aree rurali della Valle, dove i canali di irrigazione sono prevalenti, alle aree ad alta domanda di elettricità.
Vincoli e fattori abilitanti delle politiche
La proliferazione del solare a doppio uso è ostacolata da diversi ostacoli politici, la maggior parte dei quali riguarda le politiche e le normative esistenti in materia di uso del suolo. Le protezioni dei terreni agricoli, come quelle del Williamson Act, rendono difficile l'installazione di impianti solari su terreni agricoli, anche se su terreni incolti o in co-locazione con la produzione di colture. Inoltre, i regolamenti locali sull'uso del suolo possono non supportare la zonizzazione o la riorganizzazione per usi combinati del suolo.
Tuttavia, si tratta di uno spazio nuovo e in evoluzione, con opportunità di soluzioni politiche e di pianificazione innovative. Un processo decisionale coordinato e l'allineamento tra l'attuazione del SGMA e la pianificazione energetica statale e locale potrebbero identificare i terreni vulnerabili più adatti al solare. La ricerca di tali sinergie potrebbe ridurre al minimo il disturbo ai terreni agricoli di prima qualità e agli habitat sensibili. Le azioni che supportano il solare basato sui servizi ecosistemici potrebbero essere richieste più diffusamente attraverso i vari permessi locali e i regolamenti di localizzazione, come i requisiti di vegetazione, recinzione e gestione delle acque meteoriche. Ulteriori ricerche, sostenute dallo Stato, potrebbero identificare le azioni più adatte alle caratteristiche della Valle. Una definizione e una guida a livello statale per le configurazioni solari a doppio uso potrebbe anche aiutare le giurisdizioni locali a implementare politiche locali efficaci.
Il futuro del solare a doppio uso nella Valle
Il solare a doppio uso è uno strumento importante nel kit di transizione verso l'energia pulita, ma non risolverà da solo gli ostacoli alla diffusione dell'energia pulita. Il solare su scala industriale è una realtà della transizione verso l'energia pulita e le configurazioni a doppio uso che forniscono servizi ecosistemici possono essere prese in considerazione oggi per ridurre al minimo l'impatto sulle comunità e sugli ecosistemi circostanti, aiutando al contempo la regione a raggiungere i suoi obiettivi climatici. Le configurazioni agrovoltaiche e fotovoltaiche galleggianti sono in fase iniziale e potrebbero essere prese in considerazione più seriamente nella Valle se e quando le tecnologie saranno in grado di adattarsi alle produzioni agricole e zootecniche della Valle e alle sue particolari sfide idriche. Con il tempo, potrebbe anche esistere l'opportunità di esplorare come il solare a doppio uso possa promuovere la ricarica delle falde acquifere. Ad esempio, l'installazione di pannelli rialzati su terreni frequentemente allagati potrebbe creare una configurazione ibrida di solare e fotovoltaico galleggiante basata sui servizi ecosistemici.
Ulteriori analisi quantitative e di fattibilità potrebbero identificare le azioni più adatte e sviluppare opzioni politiche di supporto per le forme più compatibili di solare a doppio uso.
This is the final blog of a three-part blog series on dual use-solar’s potential within the broader context of utility-scale solar. Earlier blog posts in this series provided a primer on the range of uses, benefits, and applicability of three forms of dual-use solar and an overview of policy considerations.
