Agrovoltaica: un modelo sostenible para el futuro

La Agrovoltaica o agrivoltaica es un rayo de esperanza que proporciona un modelo sostenible para el futuro, en una era de cambio climático. Se refiere al uso simultáneo de un área para la producción agrícola y otro para la generación de electricidad a partir de energía fotovoltaica. Hasta ahora, las tierras agrícolas y los sistemas fotovoltaicos terrestres han existido principalmente por separado. Cualquier persona que combine estas dos formas de uso de la tierra, puede beneficiarse de sus efectos positivos.

Los números cuadran: la energía agrovoltaica hace que el uso de la tierra sea extremadamente eficiente

Prof. Dr. Kerstin Wydra von der Fachhochschule Erfurt forscht zum Thema Agri-PV: Die duale Nutzung der Ackerflächen für Nahrungsmittel und Solarstrom ermöglicht einen wesentlichen Beitrag gegen die Klimaerwärmung und zur Sicherung der Nahrungsmittelversorgung. Foto: Thüringer Erneuerbare Energien Netzwerk (ThEEN) e.V.

Prof. Dr. Kerstin Wydra de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Erfurt está investigando el tema de Agri-PV: El doble uso de la tierra cultivable para alimentos y energía solar hace una contribución significativa contra el calentamiento global y asegura el suministro de alimentos.
Fotografía: Thüringer Erneuerbare Energien Netzwerk (ThEEN) e.V.

Primero, si asumimos que el montaje de los paneles fotovoltaicos ocupa un máximo del 15% de un área agrovoltaica, o que ese espacio es demasiado sombreado para los cultivos. En segundo lugar, que el rendimiento eléctrico será aproximadamente un 20% menor debido al mayor espacio entre hileras en comparación con un sistema fotovoltaico terrestre. Esto suma el 85% más el 80%, es decir el 165% de productividad en total. El uso extremadamente eficiente de la tierra es el principal argumento a favor de la energía agrovoltaica.

En todo el mundo, la agricultura está luchando contra eventos climáticos extremos como fuertes lluvias, aumento del calor y granizo. «En estos casos, incluso podemos usar un sistema fotovoltaico para proteger los cultivos», explicó la Dr. Kerstin Wydra, profesora de Producción Vegetal y Cambio Climático en la Universidad de Ciencias Aplicadas de Erfurt. «Por lo tanto, la energía agrovoltaica ofrece una gran oportunidad como estrategia para adaptar la agricultura a los climas extremos que ya son una realidad y los que es probable que se desarrollen en el futuro. En última instancia, todo esto tiene un efecto en el suelo y la biodiversidad».

En un estudio, ella y sus colegas investigaron el potencial de la energía agrivoltaica para el estado Alemán de Turingia. El resultado fue que «el doble uso de la tierra cultivable para alimentos y energía solar puede hacer una contribución significativa para detener el calentamiento de nuestro planeta y asegurar el suministro de alimentos».

Biodiversidad solar

Los proyectos de investigación como el sistema de arco modular muestran que la energía agrivoltaica ahora también se está tomando en serio como una perspectiva para el futuro en la industria.
Fuente: GOLDBECK SOLAR GmbH

Los sistemas fotovoltaicos terrestres convencionales se ubican mejor en suelos de baja calidad, superficies pavimentadas o superficies de difícil acceso. Lo más importante a tener en cuenta al configurar los módulos es optimizar la orientación al sol. Con la energía agrovoltaica, el sistema fotovoltaico puede basarse en el cultivo y puede verse muy diferente, explicó la Dr. Kerstin Wydra.

Las posibles aplicaciones son tan amplias como la tecnología. Los sistemas fotovoltaicos están disponibles como estructuras rígidas que están inclinadas hacia el sol o que están en posición vertical (como con las fachadas solares), en forma de módulos fotovoltaicos flexibles de película delgada o de células fotovoltaicas orgánicas, en diseños más o menos transparentes, o incluso como sistemas de seguimiento que siguen automáticamente la posición del sol.

Por ejemplo, para un huerto de manzanas donde ha habido árboles durante muchos años, una marquesina fija a una altura de tres metros es una buena solución. En una granja avícola, donde los módulos fotovoltaicos están destinados a proporcionar protección a los animales contra el sol y las aves rapaces, solo pueden montarse a la altura de la cintura.

Para los cultivos de invernadero, la estructura de vidrio convencional puede ser reemplazada total o parcialmente por elementos fotovoltaicos. Lo mismo se aplica a las redes y hojas antigranizo para el cultivo de frutas y hortalizas.

Los módulos fotovoltaicos verticales entre hileras o como límites de cultivos o pastos son típicamente bifaciales, lo que significa que absorben la luz solar de ambos lados, proporcionando así energía solar en diferentes momentos del día.

Los paneles controlables son ideales para optimizar la potencia y el rendimiento de los cultivos. Si las manzanas necesitan unos días de sol para madurar, los toldos se pueden recoger para no interferir en el proceso. Y no hay un gran salto hasta la agricultura solar inteligente, donde la energía fotovoltaica se ajusta a las tormentas de granizo que se aproximan con la ayuda de datos meteorológicos de Internet.

La energía agrovoltaica como solución integral

La energía agrovoltaica (o agrofotovoltaica) se refiere al uso simultáneo de tierras agrícolas para la producción de alimentos y la generación de energía mediante energía fotovoltaica. El Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE ha estado investigando la agrovoltaica durante décadas y utiliza el término para referirse a sistemas en pastizales, en agricultura y horticultura, pero no para edificios cerrados o acuicultura.

Además de la generación de energía, la energía agrovoltaica proporciona beneficios adicionales para prácticamente todas las formas de producción agrícola, tales como:

  • Protección contra fenómenos regulares como heladas o sequedad en primavera
  • Protección contra condiciones climáticas extremas: sequía, granizo, heladas
  • Se necesita menos riego debido al sombreado
  • Mejor crecimiento de aquellas plantas que toleran la sombra
  • Protección contra aves rapaces cuando las aves de corral se mantienen al aire libre
  • Protección contra el calor y la irradiación solar para los trabajadores

Patatas bajo las placas

Nachhaltige Rasenmäher: Wo Weidevieh unter den Modulen grast, kann es sinnvoll sein, innerhalb des PV-Felds kleinere Umtriebweiden abzustecken. Foto: Colorado Agrivoltaic Learning Center

Si los animales de pastura pastan debajo de los módulos, podría tener sentido replantear pastos de rotación más pequeños dentro del campo fotovoltaico.
Foto: Centro de Aprendizaje Agrivoltaico de Colorado

Ya en 1981, la revista comercial Sonnenstrom publicó un artículo sobre « placas«. El artículo fue escrito por el fundador del Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar (ISE), que ha estado investigando la viabilidad de la energía agrovoltaica desde 2014 en varios estudios y proyectos piloto en Renania, pero también en Argelia, Chile y Malí.

Cuando el coste de los módulos fotovoltaicos comenzó a caer hace unos años, había un nuevo margen para probar ideas «locas», explicó Sophia Judith Bächle de Fraunhofer ISE. Y, por supuesto, la voluntad política de promover este tipo de proyectos también ha contribuido a que el escenario agrovoltaico finalmente se convierta en realidad.

Daniel Rosende Völker, Director General de SMA AG para América Latina, ve una tendencia creciente. «Nuestros clientes están cada vez más interesados en terrenos de usos múltiples. Este es un enfoque importante. Después de todo, necesitamos grandes áreas para la producción de energía renovable si queremos que la transición energética tenga éxito. Y si usamos estas áreas de varias maneras, entonces estamos en el camino correcto».

Byron Kominek, operador de Jack’s Solar Garden, combina investigación y proyectos comunitarios en su planta agrivoltaica.
Imagen: Werner Slocum, NREL

Pionero en agrovoltaica

Cuando el cultivo de heno y forraje ya no era suficiente para asegurar la supervivencia de la granja del abuelo Jack en el condado de Boulder, Colorado, el nieto Byron Kominek fue en busca de una nueva fuente de ingresos. Así, en 2019 nació Jack’s Solar Garden, un proyecto colaborativo con investigadores del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE), el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL), la Universidad Estatal de Colorado y la Universidad de Arizona.

Hoy en día, Jack’s Solar Garden no solo es la instalación de investigación agrovoltaica más grande de los Estados Unidos, sino que también es un proyecto comunitario. Una parte de la electricidad generada está reservada para hogares de bajos ingresos. La organización ambiental National Audubon Society está plantando su mayor zona de protección para polinizadores alrededor del sistema fotovoltaico. Y el Centro de Aprendizaje Agrivoltaico educa a estudiantes, ciudadanos y tomadores de decisiones políticas sobre el uso dual de la tierra para producir energía limpia y alimentos regionales.

Más información sobre la visión de Byron en Sonnenallee.

En aumento en todo el mundo

Probablemente pasará algún tiempo antes de que los viveros, viñedos y campos de papa estén cubiertos con suficientes paneles fotovoltaicos. Los países en los que las consecuencias del cambio climático ya se están sintiendo claramente y donde los políticos están estableciendo otras prioridades están más adelantados. «China tiene la mayor capacidad de planta, con 12 gigavatios de potencia nominal. En todo el mundo, son 14 gigavatios», dijo el Dr. Kerstin Wydra. En Japón, con sus escasas tierras cultivables, las medidas de apoyo del gobierno han estado en vigor desde 2013 y ahora hay alrededor de 2.000 sistemas agrovoltaicos, junto a los cuales 120 cultivos diferentes, como bayas, granos, hongos, té, café, verduras y hierbas, están prosperando.

Daniel Rosende Völker está impresionado. «En principio, el potencial de la agrovoltaica en América Latina y en cualquier otra región con una industria agrícola relevante es enorme. Hay soluciones técnicas claras para los desafíos de la industria que ahora también son comercialmente atractivas».

La investigación y las plantas piloto predominan actualmente en Europa Central, pero la operación comercial es cada vez más realista. Y las sequías que causaron estragos en el verano de 2022 hacen de la energía agrovoltaica una opción atractiva para las granjas que buscan contrarrestar los efectos del cambio climático.

 

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