Para mediados de siglo se deben cumplir metas de reducción de emisiones de carbono y, al mismo tiempo elevar, significativamente la producción agrícola para alimentar a una población proyectada de 10.000 millones de personas, con la garantía de energías sostenibles. Una manera de superar ambos retos en armonía sería con la llamada agrovoltaica.
Un estudio publicado en la revista Applied Energy señala que estas necesidades de energía y alimentos han creado una competencia entre los cultivos y la producción de energía por el uso de la tierra. En particular, la energía solar fotovoltaica. Se ha pensado que ambas actividades no pueden compartir el mismo terreno. Sin embargo, han encontrado hechos sorprendentes como que los paneles funcionan mejor si se asocian con cultivos. Los paneles, al contrario de lo que se puede suponer, funcionan mejor cuando no están demasiado calientes, pero cuando se instalan a una altura específica sobre los cultivos pueden reducir su temperatura de su superficie hasta en 10 °C.
La investigación se enfoca en analizar el potencial de un método que maximiza el uso para la producción simultánea de alimentos y energía. Asi, los agrovoltaicos pueden aumentar la eficiencia del uso de la tierra. Producir mucha electricidad en un terreno mínimo y mejorar el rendimiento de los cultivos al proteger las plantas del calor y del viento.
Los investigadores probaron los efectos de los diferentes niveles de cobertura del suelo, diferentes cantidades de evapotranspiración de la vegetación y varias alturas de panel combinadas con diferentes velocidades del viento y temperaturas del aire ambiente, para determinar el microclima ideal. El modelo funcionó en 18 escenarios y constituyó la base para una granja agrovoltaica tipo.
Bondades de la agrovoltaica
Los investigadores determinaron que solocar paneles solares sobre una siembra de soja reduciría la temperatura de los paneles en 10 °C en comparación con las granjas solares construidas sobre suelo desnudo. Se debe, esencialmente, a la capacidad de reflexión de la luz de la soja (70 %, en comparación con el 20 % del suelo desnudo), que enfrió la superficie del suelo y redujo la exposición de los paneles al calor.
La altura exacta del panel también es determinante. La construcción de paneles solares sobre patas queque los elevan 4 metros por encima de los cultivos crea las condiciones óptimas para que se produjera un enfriamiento por convección entre el suelo y las unidades. La vegetación evapotranspirante también proporcionó enfriamiento a medida que se formaban gotas de agua en la base de los paneles.
A suelo desnudo, los paneles disminuyen su eficiencia en 0,5 % por cada grado que aumente la temperatura al superar los 25 °C. Por tanto, este enfriamiento pasivo a través de la vegetación aumentará su producción y longevidad en general.
Un poco más costoso, pero más rendidor
Los hallazgos podrían contrarrestar la resistencia predominante a los agrovoltaicos, que se sustenta en la creencia los paneles socaven el rendimiento de los cultivos o que los cultivos también impidan que los paneles solares funcionen adecuadamente.
Obviamente, instalar los paneles en combinación con cultivos es más costoso, pero también se duplicará el rendimiento del terreno.
La agrovoltaica fue concebida originalmente por Adolf Goetzberger y Armin Zastrow en 1981, pero el concepto no comenzó a popularizarse hasta la década pasada. Se temía que la sombra de los paneles sería un factor limitante, pues la falta de luz afecta la productividad de ciertos cultivos.
Los últimos cálculos publicados en Nature indican que bastaría con que el 1 % de los terrenos cultivables se dedicaran a la producción fotovoltaica se podría satisfacer la demanda mundial de energía.
La agrovoltaica también está ligada al smartfarming, que permite un rendimiento mayor gracias al uso de tecnologías como la inteligencia artificial, el big data para mejorar la productividad y el uso eficiente de los recursos renovables y no renovables.
El principal beneficio medioambiental de la energía agrovoltaica es la reducción en la emisión de gases de efecto invernadero. Pero, sobre todo, el doble uso del terreno para agricultura y energía limpia alivia la presión sobre los ecosistemas y la biodiversidad, que desaparecen o se extinguen cuando se desforesta para extender las superficies de cultivo
Los estudios indican que la integración de la generación de electricidad fotovoltaica aumenta en más del 30 % el valor económico de las explotaciones agrícolas. Mejora la eficiencia y el rendimiento del terreno. Especialmente en zonas más cálidas, donde los cultivos bajan la temperatura y evitan una evaporación excesiva.
Producción de electricidad y cultivos
Producción de electricidad y cultivosLa modalidad más habitual es que los paneles solares ocupan el mismo terreno que las frutas, verduras, hortalizas y cereales, a las que protegen de fenómenos atmosféricos.
Producción de electricidad y pastos
Producción de electricidad y pastosEn terrenos no cultivables, o donde la meteorología es menos favorable, se puede usar el suelo bajo los paneles solares como terreno de pasto para el ganado.
Producción de electricidad, agua dulce y cultivos
Producción de electricidad, agua dulce y cultivosUn triple uso para zonas costeras. La electricidad generada alimenta una planta desalinizadora que produce agua tanto para cultivos como para consumo humano.
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