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Agrivoltaica: innovación para un futuro sostenible

Por Luis Alfonso Escobedo, Director y Fundador de AgroWatts

En el panorama contemporáneo, marcado por la urgencia de abordar el cambio climático y garantizar la seguridad alimentaria global, la agrivoltaica emerge como una solución innovadora con el potencial de revolucionar la manera en que conceptualizamos la producción de energía renovable y la agricultura. Este enfoque integrador no solo responde a la necesidad de generar energía limpia de manera sostenible, sino que también abre nuevas vías para la producción agrícola eficiente, especialmente en regiones donde el terreno es limitado o la competencia por el uso de la tierra es intensa.

La agrivoltaica, como mencionamos en nuestra columna anterior, se refiere a la coexistencia sinérgica de paneles solares fotovoltaicos y agricultura en el mismo espacio. Esta práctica permite que la tierra se utilice simultáneamente para la producción de energía solar y el cultivo de plantas, optimizando el uso de recursos y aumentando la eficiencia de la tierra.

Los paneles solares instalados en altura o en configuraciones especiales no sólo capturan la energía solar para convertirla en electricidad, sino que también proporcionan sombra moderada y protección contra las inclemencias del tiempo para los cultivos debajo. Esta configuración puede conducir a un microclima más estable, que puede ser especialmente beneficioso para ciertos tipos de cultivos, reduciendo la necesidad de riego y aumentando su rendimiento.

La importancia de los proyectos agrivoltaicos piloto no puede ser subestimada en la exploración de estas sinergias entre la agricultura y la energía solar. Estos proyectos actúan como laboratorios vivientes, proporcionando datos críticos sobre cómo diferentes configuraciones de paneles solares afectan el crecimiento de los cultivos, cómo se puede optimizar la producción de energía solar en diversos entornos agrícolas y cuáles son las mejores prácticas para la gestión del terreno.

Al estudiar el comportamiento de diferentes cultivos bajo paneles solares y experimentar con el layout de los paneles, los proyectos piloto agrivoltaicos generan conocimientos que pueden guiar la expansión futura de esta práctica de manera que beneficie tanto a la agricultura como a la producción de energía solar. Aqui es muy importante mencionar el papel que juegan los sensores y de cierta forma el Internet de las Cosas (IoT).

La información que brindan estos proyectos piloto tiene un valor inestimable para las empresas de energía solar al desarrollar sus parques solares. Al demostrar cómo la agrivoltaica puede integrarse con éxito en proyectos de energía renovable, estos pilotos pueden ayudar a las empresas a navegar por las preocupaciones comunitarias y regulatorias relacionadas con la utilización de la tierra, mejorando la sostenibilidad y la aceptación de los proyectos solares a gran escala.

En el escenario global, diversos países han comenzado a construir proyectos piloto agrivoltaicos, colaborando frecuentemente con universidades y centros de investigación para promover el uso y la comprensión de estos sistemas. Desde Europa hasta Asia, Africa  y América, estos proyectos no solo demuestran la viabilidad técnica de la agrivoltaica sino que también sirven como modelos para la integración de prácticas agrícolas y de energía renovable que son esenciales para enfrentar los desafíos del futuro.

Los proyectos agrivoltaicos piloto son fundamentales en la búsqueda de un futuro sostenible donde la energía renovable y la agricultura no solo coexisten sino que se potencian mutuamente. Al explorar y entender las sinergias entre estos dos campos vitales, podemos avanzar hacia sistemas de producción más resilientes y sostenibles que son cruciales para abordar el cambio climático y garantizar la seguridad alimentaria global en las décadas venideras.

Nuevos modelos de producción agrícola y generación de energía renovable

Los proyectos piloto en agrivoltaica permiten explorar cómo la integración de paneles solares con la agricultura puede generar no solo energía limpia sino también productos agrícolas, en un mismo terreno. Esta sinergia entre la generación de energía solar y la producción agrícola maximiza el uso del terreno, especialmente en áreas donde el espacio es limitado o costoso. Al combinar estas dos funciones, los proyectos agrivoltaicos abren el camino hacia modelos de producción más eficientes y sostenibles, que pueden adaptarse a las necesidades energéticas y alimentarias del futuro.

«Land Equivalent Ratio«. Este término es utilizado para medir la eficiencia de la producción combinada de energía y agricultura en sistemas agrivoltaicos en comparación con la producción por separado en la misma área de tierra. El LER se calcula sumando la fracción de la producción agrícola relativa a la agricultura convencional y la fracción de la producción de energía solar relativa a una instalación solar estándar, ambas realizadas en la misma superficie de tierra. Un LER mayor a 1 indica que el sistema agrivoltaico es más productivo en términos de uso de tierra que las operaciones separadas de agricultura y generación de energía solar.

Cultivos adecuados para diferentes configuraciones de paneles solares y condiciones climáticas

Una de las áreas más prometedoras de investigación en los proyectos piloto agrivoltaicos es la identificación de cultivos que pueden prosperar bajo o alrededor de los paneles solares. Estos proyectos permiten estudiar cómo diferentes tipos de cultivos responden a la sombra parcial y a las variaciones en la exposición solar causadas por la presencia de paneles. Esto es crucial para desarrollar prácticas agrícolas que se adapten a las nuevas condiciones creadas por la infraestructura solar, permitiendo a los agricultores cultivar de manera más eficiente y aumentar potencialmente su rendimiento.

La «tolerancia a la sombra» en agrivoltaicos se refiere a la capacidad de ciertos cultivos de prosperar bajo las condiciones de sombra parcial creadas por los paneles solares instalados sobre ellos. Esta característica es crucial para el éxito de los sistemas agrivoltaicos, ya que permite la coexistencia productiva de la agricultura y la generación de energía solar en el mismo espacio.

Cultivos con una alta tolerancia a la sombra pueden mantener o incluso aumentar su rendimiento a pesar de recibir menos luz solar directa, lo cual es una consideración importante al seleccionar y manejar cultivos bajo paneles solares. La optimización del uso de la tierra a través de la agrivoltaica depende en gran medida de identificar aquellos cultivos que se adaptan bien a estas condiciones de iluminación alteradas, asegurando así la viabilidad tanto de la producción agrícola como de la generación de energía renovable.

El estudio de cultivos bajo diferentes configuraciones de paneles solares en proyectos agrivoltaicos es un campo de investigación emergente que despierta un interés creciente a nivel mundial. Esta línea de investigación se centra en entender cómo las distintas disposiciones de los paneles pueden influir en el crecimiento y rendimiento de los cultivos, con el objetivo de maximizar tanto la producción agrícola como la generación de energía solar en un mismo espacio. La investigación abarca desde la experimentación con la altura y orientación de los paneles, hasta el análisis del impacto de la sombra proyectada por estos en diferentes tipos de cultivos.

Cómo diferentes disposiciones de paneles afectan el crecimiento de los cultivos

Los estudios sobre agrivoltaica exploran diversas configuraciones de paneles solares, incluyendo paneles fijos a diferentes alturas, sistemas de seguimiento solar que ajustan su orientación durante el día para optimizar la captación de luz solar, y paneles bifaciales que capturan la luz tanto por la parte frontal como por la trasera. Cada una de estas configuraciones tiene un impacto distinto en el microclima que se crea bajo los paneles, afectando variables como la intensidad de la luz, la temperatura, la humedad y la evaporación del suelo. Estas variaciones en el microclima pueden influir significativamente en el crecimiento de los cultivos, su desarrollo radicular, la transpiración y, finalmente, el rendimiento agrícola.

La elección adecuada del layout de los paneles solares puede no solo evitar efectos negativos sobre los cultivos sino también potenciar su crecimiento y productividad.

Evaluación de impactos ambientales y socioeconómicos

Más allá de los aspectos puramente agronómicos y energéticos, la investigación en agrivoltaica también aborda los impactos ambientales y socioeconómicos de estos sistemas integrados. Los proyectos agrivoltaicos pueden contribuir a la conservación del suelo y el agua, mejorar la biodiversidad y ofrecer oportunidades económicas adicionales para los agricultores mediante la diversificación de ingresos.

Las empresas de energía solar se enfrentan a un horizonte prometedor con el desarrollo de parques solares agrivoltaicos, una estrategia innovadora que no solo propone una producción energética más sostenible y eficiente, sino que también mejora la aceptación comunitaria y reduce los conflictos por el uso de la tierra. Este enfoque permite a los desarrolladores acercarse a las subestaciones eléctricas con capacidad disponible, negociando con los propietarios de los terrenos la instalación de paneles solares sin que estos tengan que abandonar completamente sus actividades agrícolas.

  • Desarrollo de parques solares más sostenibles y eficientes

Los sistemas agrivoltaicos ofrecen la posibilidad de desarrollar parques solares que armonizan la generación de energía solar con la producción agrícola. Esta dualidad no solo optimiza el uso del terreno sino que también puede incrementar la eficiencia de los paneles solares gracias a un microclima más favorable generado bajo la sombra parcial que estos proveen, lo cual es particularmente beneficioso en regiones con altas temperaturas.

  • Mejora de la aceptación comunitaria y reducción de conflictos por uso de tierra:

La implementación de proyectos agrivoltaicos puede aliviar las preocupaciones comunitarias respecto al uso de vastas extensiones de tierra para la sola producción de energía solar, preservando la vocación agrícola de los terrenos. Informar a los propietarios que no tendrán que cesar sus actividades de cultivo completamente, sino que, por el contrario, pueden beneficiarse de una renta adicional por el arrendamiento del terreno para la instalación solar, facilita el diálogo y fortalece las relaciones con las comunidades locales.

  • Potenciales beneficios económicos derivados de la diversificación de ingresos:

La combinación de la producción de energía solar con la agricultura abre un abanico de posibilidades para diversificar los ingresos. Aunque los propietarios de los terrenos puedan necesitar reducir el área cultivada en un 70-80%, la sombra proporcionada por los paneles solares podría, en muchos casos, optimizar el rendimiento de ciertos cultivos que se benefician de una exposición solar menos directa. Este aumento en la productividad agrícola, sumado a los ingresos por la generación de energía solar, representa una oportunidad económica considerable para los agricultores.

Ejemplos de proyectos piloto

Enel Green Power en Europa: En enero de 2021, Enel Green Power lanzó nueve proyectos de demostración a gran escala en Grecia, España e Italia. Estos proyectos investigan las condiciones óptimas para cultivar específicos cultivos en plantas fotovoltaicas existentes, sin alterar la disposición de los módulos solares, explorando una amplia variedad de cultivos en diferentes áreas climáticas y configuraciones de plantas PV.

Fraunhofer ISE en Alemania e India: Desde 2016, un ensayo cerca del Lago Constanza en Alemania, dirigido por el Fraunhofer ISE, ha estado evaluando el efecto de módulos PV montados en estructuras de 5 metros de altura sobre el crecimiento de papas, trigo, trébol y apio plantados debajo de las matrices. Este estudio reveló que, en un año caluroso, el rendimiento para el apio, la papa y el trigo fue mayor bajo los módulos en comparación con un año promedio, destacando el potencial de la agrisolar en regiones áridas. Un estudio piloto similar en Maharashtra, India, mostró que la sombra y la menor evaporación resultante de los módulos pueden aumentar hasta en un 40% los rendimientos de cultivos como tomates y algodón.

Sun’Agri en Francia: Esta empresa se ha enfocado en sistemas experimentales sobre diferentes cultivos, siendo viñedos y árboles de manzana en la estación de campo de La Pugère, utilizando la agrivoltaica para mejorar el rendimiento de los cultivos mediante el control dinámico de la sombra.

Rol de las políticas públicas y el apoyo gubernamental

Las políticas públicas pueden fomentar la agrivoltaica al reconocer y promover sus beneficios ambientales, económicos y sociales. La implementación de marcos regulatorios que faciliten la coexistencia de la agricultura y la producción de energía solar en las mismas áreas es esencial. Asimismo, la asignación de fondos para la investigación y desarrollo de tecnologías agrivoltaicas innovadoras puede acelerar la comprensión y mejora de estos sistemas. Además, el establecimiento de tarifas preferenciales para la electricidad generada mediante agrivoltaica puede ofrecer un incentivo económico significativo para los inversores y productores agrícolas.

La colaboración entre el sector privado, las instituciones académicas y las comunidades locales es otro pilar fundamental para el éxito de la agrivoltaica. El sector privado, con su capacidad para invertir y innovar, puede llevar a la práctica los avances tecnológicos desarrollados por las instituciones académicas. Las universidades y centros de investigación, por su parte, aportan el conocimiento científico necesario para optimizar los sistemas agrivoltaicos y evaluar sus impactos.

Finalmente, la inclusión de las comunidades locales asegura que los proyectos agrivoltaicos se desarrollen de manera que beneficien a la población local, fomentando la aceptación social y promoviendo el desarrollo sostenible. La colaboración efectiva entre estos actores puede resultar en la implementación exitosa de proyectos que no solo generen energía limpia sino que también mejoren la productividad agrícola, conserven los recursos hídricos y fomenten la biodiversidad. Proyectos piloto exitosos en todo el mundo han demostrado que, con el apoyo adecuado, la agrivoltaica puede contribuir significativamente a los objetivos de sostenibilidad y seguridad alimentaria.

La promoción y el apoyo a la agrivoltaica es esencial para enfrentar los retos contemporáneos del cambio climático, la seguridad alimentaria y la necesidad de energía renovable. El rol activo de las políticas públicas, la colaboración entre el sector privado, instituciones académicas y comunidades locales, y el establecimiento de incentivos adecuados son claves para el desarrollo de sistemas agrivoltaicos que sean económicamente viables, ambientalmente sostenibles y socialmente aceptables.

Al trabajar juntos, podemos asegurar que la agrivoltaica se convierta en una parte integral de nuestro futuro sostenible, beneficiando a generaciones presentes y futuras.

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