Debido a la alta demanda de energía renovable, se están colocando más paneles solares en lugares que, tradicionalmente, se suelen destinar para producir alimentos, lo que genera un dilema del uso del suelo: dedicarlo a producir energía o alimentos; pero ¿por qué no ambas cosas a la vez?, esto es lo que propone la denominada energía agrovoltaica, sobre la que versa este artículo.
¿Qué es la energía agrovoltaica o agrofotovoltaica?
La energía agrovoltaica se refiere a la aplicación de la energía solar a usos agrícolas. Este término fue inventado y utilizado por primera vez en 2011 por Dupraz, pero el concepto de combinar la energía solar y la agricultura, fue concebido originalmente en 1981.
La agrovoltaica consiste en montar una instalación fotovoltaica en el mismo terreno que un cultivo existente; con el objetivo de que la instalación solar genere electricidad ocupando el mínimo suelo posible, y, al mismo tiempo, permita, o incluso favorezca, el desarrollo del cultivo.
La agrovoltaica persigue la producción agrícola a la sombra de paneles solares, a la vez que se recoge la energía del sol para electricidad. Un kilo de tomates y una recarga para el smartphone, una bolsa de lechugas y una hora de luz extra, pueden ser algunos ejemplos de cómo la producción agrovoltaica funciona como una especie de 2×1 para el uso eficiente de recursos y el aprovechamiento de las sinergias entre la producción fotovoltaica y la agrícola.
Ventajas y desventajas de la agrovoltaica
En general, los paneles pueden proporcionar protección (contra excesos de insolación, contra el granizo, mantenimiento de la humedad…) al cultivo, y la estructura de la instalación también puede servir a la vez como soporte de redes anti pájaros. Además, las nuevas estructuras de soporte son menos vulnerables a los fuertes vientos, por lo que se necesita menos o nada de mano de obra, en comparación con los sistemas de cultivo convencionales a base de láminas.
Los paneles solares generan espacios de sombra, lo cual mejora el rendimiento del cultivo, ya que, aunque éstos necesitan luz, un exceso de sol resulta contraproducente. Asimismo, la misma sombra hace que el terreno pueda mantener la humedad por más tiempo, ayudando a mantener un nivel hídrico adecuado para las plantas.
Por otro lado, la planta de energía también obtiene beneficios. La vegetación contribuye a reducir el efecto isla de calor que genera la concentración de paneles fotovoltaicos, gracias a la llamada pérdida de calor latente (la energía usada para convertir agua líquida en vapor).
Y por supuesto, estas instalaciones solares permiten generar electricidad que puede ser usada para la gestión de diferentes elementos, como bombas para regadío, iluminación de invernaderos y casetas aisladas, etc., o bien proporcionar un vertido a la red, es decir, permitir la venta de electricidad como una opción económica más para el agricultor. Y todo ello sin emitir contaminantes cerca de los alimentos que después nos comemos.
Por último, la sociedad local podría beneficiarse del acceso a cultivos cercanos en zonas que antes no eran aptas para la agricultura, y los trabajadores de la central podrían trabajar en condiciones de menos calor.
Por otra parte, como aspectos negativos de la energía agrovoltaica, cabe mencionar que la menor insolación (debido a la sombra) puede, en algunos casos, disminuir el rendimiento del cultivo o retrasar su maduración; los paneles pueden alterar la distribución del agua de lluvia en el suelo; la mecanización puede verse dificultada; y que los costos de las instalaciones son significativamente más elevados.
Por tanto, se trataría de minimizar estos efectos negativos, por ejemplo, mediante medidas novedosas o eligiendo otros cultivos con buena rentabilidad.
Aplicaciones de la Agrovoltaica: ¿para qué sirve?
Además de servir para obtener electricidad y mejorar los cultivos, la energía agrovoltaica tiene las siguientes aplicaciones en el campo:
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Invernaderos solares o invernaderos fotovoltaicos
Una de las principales aplicaciones de la agrovoltaica es en invernaderos solares o fotovoltaicos, mediante la instalación de paneles solares en lugar de los típicos plásticos cobertores en los invernaderos.
A diferencia de los cultivos de exterior, los invernaderos normalmente tienen un mayor consumo de energía, al tener que mantener un microclima en su interior, por lo que la colocación de paneles solares, puede reducir los costes de energía de forma importante.
Además, en los invernaderos, es común tener problemas de insolación que pueden producir sobrecalentamiento en el interior. El uso de placas solares dispuestas de forma que hagan función de parasol, puede ayudar a mitigar este efecto, a la vez que ayuda alimentar los sistemas de refrigeración, calefacción, iluminación y riego, entre otros, e incluso puede generar excedentes que se pueden verter a la red, y así tener un “invernadero de energía cero”.
Cabe indicar que para aprovechar al máximo esta simbiosis de energía solar fotovoltaica y agricultura, lo ideal es que los paneles estén situados en altura para no restar espacio de cultivo, que permitan el paso suficiente de luz y que no dificulten las tareas agrícolas, así como también es recomendable clasificar las plantas a cultivar en especies de sol y de sombra.
Extracción de agua de pozos mediante energía solar
Es bastante común disponer de un pozo de agua en nuestro campo particular. Generalmente, la extracción de agua suele necesitar generadores que funcionan con combustibles, los cuales emiten gases contaminantes a la atmósfera; por lo que, sustituir éstos por energía solar mediante paneles, es una buena idea sostenible.
Alimentación eléctrica de otros sistemas y dispositivos
Como hemos dicho, con la energía agrovoltaica obtenemos electricidad que podemos aprovechar para alimentar otros sistemas del campo que lo requieran, o vender.
En muchas ocasiones, las fincas y campos pequeños no suelen contar con una conexión a la red eléctrica, por lo que, gracias a la instalación de paneles solares de autoconsumo, podrán gozar de corriente eléctrica de forma limpia y respetuosa, para tener iluminación en casetas, gallineros o recintos de animales; enchufes donde poder utilizar pequeños electrodomésticos, alimentar abrevaderos, cercas eléctricas, etc.
Cómo deben ser los paneles para agrovoltaica
Como ya comentamos, la instalación de paneles para agrovoltaica debe ocupar el mínimo suelo posible, permitir el paso de luz suficiente, tanto a los propios paneles como a las plantas; y no dificultar las tareas agrícolas. Estas recomendaciones, conllevan tener que emplear una estructura más elevada para colocar los paneles, así como también implica una densidad fotovoltaica menor que si no hubiera cultivos agrícolas.
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Normalmente, los paneles fotovoltaicos son fijos, pero si se optara por paneles orientables de dos ejes controlados por un programa informático, ajustados a las necesidades de las plantas en cada caso (hacer que reciban el máximo de luz o minimizar su exposición al sol, granizo o helada), se podría maximizar la producción de energía fotovoltaica, a la vez que se adaptaría a las necesidades de los cultivos dependiendo de las condiciones meteorológicas del momento.
Un ejemplo comercial avanzado, justo presenta paneles bifaciales de inclinación variable entre-90º y 90º, pasando por la horizontal y por la posibilidad de evitar toda sombra. Además, incluye un completo software de gestión que tiene en cuenta las características del cultivo en cuestión, modelos de comportamiento hídrico, las previsiones meteorológicas, la información de sensores, etc.
Por otro lado, en el mercado también podemos encontrar los paneles solares monocristalino especiales desarrollados en los Países Bajos, los cuales se trata de paneles de vidrio de 240W resistentes a la intemperie y con diferentes niveles de transparencia, siendo ésta última, una característica fundamental para los cultivos. Estos paneles, han sido probados en proyectos piloto con cinco cultivos distintos: arándanos, grosellas rojas, frambuesas, fresas y moras.
Ejemplos de uso de la energía agrovoltaica
En España no está muy desarrollada la agrovoltaica, pero en otros países sí nos podemos encontrar con ejemplos. Proyectos de paneles solares en cultivos de árboles frutales, viñedos, viveros, maíz o trigo, son algunas experiencias piloto que están en marcha en países como Francia, Estados Unidos, Japón, Alemania o Italia.
Cabe indicar que muchos de estos ejemplos, muestran que la agrovoltaica es idónea para superficies de tamaño medio y para el autoconsumo de los propios campos agrícolas. Este hecho, abre el camino a realizar un desarrollo conjunto de autoconsumo – agrovoltaica en el ámbito rural.
Estados Unidos es uno de los países que más han avanzado en la investigación sobre las posibilidades de la agrovoltaica. Aquí nos encontramos con el “laboratorio” Biosphere 2, desarrollado por la Universidad de Arizona, y que viene siendo una instalación agrovoltaica en el desierto de Sonora que tiene el objetivo de producir energía solar y cultivar especies de plantas comestibles en el mismo espacio (jalapeños, tomates cherry y pimiento chiltepín), monitorizando todo el proceso.
Tras dos años de investigaciones, los resultados obtenidos fueron significativos. Los jalapeños produjeron igual bajo el sol que bajo los paneles solares, los tomates doblaron su producción, y los chiltepines la triplicaron. Y todo ello, reduciendo la pérdida de agua por transpiración en un 65%, la temperatura y la luz directa durante el día. Además, la producción fotovoltaica se benefició de la mayor presencia de humedad en el aire.
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También en este país, se ha desarrollado el proyecto Innovative Site Preparation and Impact Reductions on the Environment (InSPIRE), con el que se ha visto que cultivos agrícolas bajo la sombra de paneles solares, utilizan el agua de manera mucho más eficiente y se protege a las plantas de lo peor del calor del mediodía.
Por otra parte, la institución pública francesa INRA (Instituto Nacional para la Investigación Agrónoma) con sede en París, ha llevado a cabo una instalación de agrovoltaica experimental, donde estudiaron los rendimientos de lechugas según la densidad de paneles y vieron que las plantas adaptan su forma de crecer a la menor cantidad de sol.
En Chile, el Centro de Biotecnología de Sistemas de Fraunhofer Chile Research, instaló tres plantas fotovoltaicas sobre cultivos agrícolas de la Región Metropolitana y vieron que, si bien los paneles generan sombra, los cultivos típicos no se vieron afectados de manera considerable, y que incluso el aumento de la humedad pasó a ser un factor positivo, disminuyendo la pérdida de agua en el suelo.
“La agrofotovoltaica aumenta la competitividad del sector hortofrutícola, ya que permite aprovechar el alto nivel de radiación solar existente en la Región Metropolitana, incorporando energías renovables en el suministro eléctrico rural, sin alterar el uso de tierra para producción agrícola ni generar pérdidas de terrenos cultivables”, explicó Marco Vaccarezza, gerente de desarrollo de negocios del Centro de Tecnologías para Energía Solar de Fraunhofer Chile Research.
Y aunque, como hemos dicho, en España todavía no está muy desarrollada la energía agrovoltaiva, sí que hay algunas iniciativas, como los dos parques fotovoltaicos en Julià (Gironés) y un tercero en Folgueroles (Osona), que está desarrollando la empresa Green Concept Management, con una inversión que ronda los 20 millones de euros y con una producción eléctrica equivalente al consumo energético de 12.000 hogares.
Finalmente, decir que la Plataforma por un Nuevo Modelo Energético, considera que sería fundamental investigar y desarrollar en España las posibilidades que ofrece la agrovoltaica, ya que cumple una interesante doble función. Por un lado, combate el cambio climático, al generar electricidad a partir de una fuente de energía renovable; y por otro, puede reducir sus efectos negativos sobre los cultivos. Además, facilita el autoconsumo (puede ser interesante para aplicar en huertos urbanos), y supone otra oportunidad para el mundo rural.
