La agricultura voltaica ofrece ventajas para la producción agrícola y energética

El sector agrícola se ha enfrentado a varios retos en los últimos tiempos, como condiciones climáticas extremas, conflictos bélicos y falta de insumos y mano de obra, que ponen en peligro los avances para garantizar la seguridad alimentaria de la población mundial. Sin embargo, también entre las prácticas agrícolas, las nuevas tecnologías pueden ayudar a garantizar una mayor eficiencia, resistencia y sostenibilidad.

Una de estas tecnologías tiene que ver con la agricultura voltaica o agrovoltaica, que consiste en cultivar bajo paneles solares, utilizando la tierra simultáneamente para producir alimentos y energía. Esto aumenta la eficiencia del uso de la tierra, permitiendo que las explotaciones agrícolas y solares compartan terrenos en lugar de competir por ellos.

Según las investigaciones, los sistemas agrovoltaicos tienen potencial para proporcionar, a través de los paneles, refrigeración pasiva, cobertura del suelo y mayores tasas de evapotranspiración en comparación con las granjas solares tradicionales, mejorando así tanto la producción agrícola como el rendimiento y la longevidad de los paneles solares.

Investigadores de la Universidad de Cornell han realizado estudios para determinar los beneficios potenciales de los sistemas agrovoltaicos en términos de producción de alimentos y energía. El estudio demostró que ambos pueden no solo coexistir, sino ayudar a mejorar el microclima y la temperatura superficial de los módulos fotovoltaicos.

“Por primera vez disponemos de una herramienta basada en la física para estimar los costes y beneficios de colocar paneles solares y cultivos agrícolas desde el punto de vista de la eficiencia de conversión de energía y la longevidad de los paneles solares”, explica Henry Williams, autor principal de la investigación en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Cornell.

Por ejemplo, en Nueva York, cerca del 40% de la capacidad de las plantas solares a escala utilitaria se genera en terrenos agrícolas. Según un estudio anterior, el 84% de los terrenos considerados aptos para la generación de energía solar a esa misma escala son agrícolas. En sus investigaciones sobre el desarrollo de la energía solar, los ingenieros han detectado una creciente oposición en las comunidades rurales a los proyectos a escala de servicios públicos. Según ellos, reducir el nivel de preocupación mediante la participación de la comunidad es esencial para el crecimiento sostenible de la energía solar en Nueva York.

Mediante un modelo computacional del microclima basado en la dinámica de fluidos y los datos de temperatura de los paneles solares, el grupo de Cornell evaluó la altura a la que debían instalarse los paneles, la reflectividad de la luz del suelo y las tasas de evapotranspiración (el proceso por el que el vapor de agua asciende desde las plantas y el suelo). Los ingenieros demostraron que los paneles solares instalados sobre vegetación muestran descensos en la temperatura de sus superficies en comparación con los colocados sobre suelo desnudo. Se instalaron paneles solares a cuatro metros por encima de un cultivo de soja y se registró una reducción de la temperatura de hasta 10 grados centígrados en comparación con los instalados a medio metro por encima del suelo desnudo.

El efecto de enfriamiento debido a la evapotranspiración y al albedo de la vegetación y la superficie del suelo es más significativo que el inducido por la mayor altura de los paneles. Esto aumenta la eficiencia de los paneles solares y también su vida útil.

Este doble beneficio es muy bienvenido, ya que se espera que la demanda mundial de alimentos aumente un 50% de aquí a 2050 para alimentar a unos 10.000 millones de personas, según el World Resources Institute. Paralelamente, es imperativo acelerar el despliegue de sistemas energéticos basados en fuentes renovables para satisfacer la creciente demanda de energía y mitigar los efectos del cambio climático.

Ejemplo de Corea del Sur

Aparte del estudio de Cornell, investigadores de Corea del Sur cultivaron brócoli bajo paneles fotovoltaicos, colocados a 2 o 3 metros del suelo y en un ángulo de 30 grados, que daban sombra y protegían los cultivos de las inclemencias del tiempo.

El estudio reveló que la calidad del brécol no era inferior a la del cultivado de forma tradicional. Tampoco había cambios significativos en el sabor. Además, el brécol cultivado bajo los paneles tenía un tono de verde más intenso, lo que lo hacía más atractivo para los consumidores.

En África Oriental, los sistemas agrovoltaicos están permitiendo a los agricultores aprovechar mejor tierras que antes se consideraban inviables. Un proyecto en Kenia utiliza paneles solares a varios metros del suelo, con espacios entre ellos, para proteger las plantas de cultivo del estrés térmico y la pérdida de agua. Esto ha permitido invertir en una mayor variedad de cultivos de mayor valor.

Un proyecto piloto en Francia, con 5.500 paneles solares en una granja del noreste del país, pretende producir 2,5 megavatios en horas punta, el equivalente a la energía que consumen 1.350 personas, sin perjudicar a la agricultura a gran escala. Capaces de seguir la trayectoria del sol, los paneles pueden moverse verticalmente para dejar pasar la lluvia. Horizontalmente, pueden producir sombra y reducir los daños meteorológicos.