Creciendo a la sombra de la energía solar
Creciendo a la sombra de la energía solar
Escrito por:
Jöran Beekkerk Van Ruth y Stijn Scheerlinck, ENGIE Laborelec,
Rob Kursten, ENGIE Benelux
Claire Du Colombier, ENGIE Solar
Ya sea en climas templados o en regiones más áridas, la ubicación conjunta de cultivos y paneles solares es una solución beneficiosa para todos. La idea de la ubicación conjunta de la energía fotovoltaica y la agricultura fue sugerida por primera vez en 1981 por Adolf Goetzberger y Armin Zastrow y ha progresado en Japón desde 2004 bajo el impulso de Akira Nagashima. Se pueden beneficiar muchos tipos de cultivos como cítricos, pepinos, arroz y vides. La técnica se ha extendido a varios países del mundo: China, India, Malasia, Austria y Chile, etc. En 2017, en Vietnam, el Instituto Fraunhofer ISE implementó un sistema agrivoltaico piloto en una granja de camarones en el Delta del Mekong
Al combinar inteligentemente la agricultura y la energía fotovoltaica, es posible ganar en el área de superficie disponible sin una pérdida significativa de rendimiento.
En todo el mundo, los sistemas fotovoltaicos se han convertido en un elemento clave en la transición energética y, sin embargo, algunos países altamente urbanizados, como Bélgica y los Países Bajos, carecen del espacio necesario para instalar grandes plantas de energía solar. En este contexto, ¿no tendría sentido usar la tierra más sabiamente? Una solución sería combinar la actividad agrícola y la producción de energía solar en la misma parcela de tierra , un concepto conocido como agrivoltaicos (una palabra acuñada al combinar agricultura y energía fotovoltaica). ENGIE BENELUX ha asumido el desafío y está implementando un proyecto a gran escala de este tipo en los Países Bajos que tiene como objetivo instalar una granja solar de 45 megavatios combinada con una actividad de cultivo para 2021.
¿Apio o frambuesas?
La primera fase del proyecto consiste en una prueba de campo de una hectárea para probar diferentes opciones y obtener la experiencia necesaria que permitirá el despliegue del demostrador en más de 50 hectáreas. Se deben responder varias preguntas, como qué plantar.
¿Qué es mejor, apio o frambuesas? El cultivo debe ser comercializable, pero debe poder crecer a la sombra. Otra pregunta implica elegir entre paneles solares clásicos o bifaciales y decidir su configuración, es decir, ¿cuál es la densidad óptima de los paneles fotovoltaicos para producir suficiente electricidad, sin bloquear demasiado sol del suelo subyacente?
Para responder estas preguntas, ENGIE está trabajando con un socio local, Green Meteor, que originalmente se especializó en la construcción de estructuras para proteger los cultivos contra el granizo o el sol. Esta asociación también es beneficiosa ya que forja vínculos con el sector hortícola, lo cual es vital para la conducción adecuada del proyecto.
¿Las matrices PV afectan los rendimientos? Los resultados del proyecto APV-RESOLA, realizado en Alemania por el Instituto Fraunhofer ISE en 2018, muestran que las instalaciones agrivoltaicas son capaces de lograr una producción agrícola satisfactoria. Algunos cultivos son bastante tolerantes a la sombra y pueden adaptarse a una reducción de la radiación fotosintéticamente activa (la cantidad de luz disponible para la fotosíntesis, es decir, situada en un rango de longitudes de onda entre 400 y 700 nanómetros) sin pérdida de rendimiento significativa. Por lo tanto, los resultados varían según la cantidad de sombra causada por los paneles solares. Como parte del proyecto APV-RESOLA, un campo experimental plantado con papas (ver figura en la página opuesta) se cubrió parcialmente con paneles solares, lo que resultó en una disminución del 30% en la cantidad anual de luz solar recibida. Como resultado, el rendimiento de la papa aumentó en un 3%. El resultado general puede expresarse como una relación de tierra equivalente, en este caso el LER es 186%, es decir, 103% de eficiencia de papa en comparación con el rendimiento de referencia para la misma área y 83% de eficiencia de producción fotovoltaica relativa. Mientras que las papas parecen beneficiarse de la sombra, este no es el caso para todas las plantas. En las mismas condiciones, la producción de trébol disminuyó en un 8%, lo que demuestra que la elección del tipo de cultivo es crucial.
Fomentar la biodiversidad
Las sinergias entre la agricultura y la energía fotovoltaica van mucho más allá de los cultivos y la eficiencia energética . Las granjas solares pueden beneficiar la biodiversidad local, al tiempo que crean un hábitat que es vital para la supervivencia de los polinizadores. En los Estados Unidos, por ejemplo, ENGIE NORAM ha plantado especies de plantas locales en sus granjas solares y ha unido fuerzas con varias partes interesadas, como el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) en Colorado y el Laboratorio de Abejas de la Universidad de Minnesota, para crear hábitats para los polinizadores. incluidas las abejas, así como para apoyar la biodiversidad a nivel nacional. Un ejemplo particular es el proyecto InSPIRE a través del cual el NREL está tratando de cuantificar los beneficios ambientales y económicos de plantar vegetación nativa y beneficiosa en sitios solares.
Otro ejemplo es un proyecto en desarrollo en Hawai en el que ENGIE ha unido fuerzas con Agicon LLC para identificar posibles sinergias entre la energía fotovoltaica y la agricultura. Una de sus recomendaciones es utilizar un arbusto indígena nativo, el Psydrax odorata como protección contra el viento.
En Francia, ENGIE Green también ha desarrollado cinco proyectos solares que integran colmenas y plantas con flores como una forma de apoyar la biodiversidad.
¿Pueden ser útiles los agrivoltaicos en otras partes que no sean las regiones templadas? Para responder a esta pregunta, ¡vamos al Desierto de Atacama en Chile, que es difícil de superar en lo que respecta al sol y al calor! La alta irradiancia solar es, por supuesto, una buena noticia para la producción de energía fotovoltaica, aunque las temperaturas excesivas y el polvo pueden afectar negativamente el rendimiento. Sin embargo, el calor y la falta de agua no suelen ser condiciones ideales para el crecimiento de los cultivos.
Creciendo en el desierto
Pero ahí es exactamente donde entra la agrivoltaica: la sombra que proporcionan los paneles solares fotovoltaicos permite que los cultivos prosperen en condiciones microclimáticas favorables (mayor humedad del suelo y temperaturas ambientales más bajas). Si hay una fuente de agua disponible, se puede bombear agua para regar las plantas usando electricidad verde producida localmente y, aún mejor, en estos climas cálidos, la vegetación plantada debajo de los paneles fotovoltaicos tiende a reducir la temperatura ambiente, mejorando así su rendimiento.
Al final del día, los agrivoltaicos en regiones áridas pueden proporcionar a las comunidades locales una actividad económica sin precedentes . En comparación con las instalaciones en regiones templadas, la ganancia potencial en el rendimiento general (solar y agrícola) es mayor, principalmente debido al aumento significativo en los rendimientos de los cultivos.
ENGIE planea desarrollar un proyecto piloto en asociación con los agricultores de la ciudad de Arica en el desierto de Atacama, una de las zonas más secas del mundo. Dondequiera que se unan los cultivos y la energía solar, la agrivoltaica está allanando el camino para una agricultura más inteligente y resistente . En cada proyecto de energía, las posibilidades de esta combinación deben estudiarse en una etapa temprana para aprovechar al máximo la mejor experiencia disponible y encontrar soluciones agrícolas y energéticas óptimas. Prueba del creciente interés en la agrivoltaica: el INRA y el Instituto Fraunhofer ISE celebrarán la primera conferencia internacional sobre el tema en agosto de 2020 en Perpignan.
ENGIE prevé el desarrollo de un proyecto agrivoltaico en la provincia chilena de Arica (foto del valle de Lluta).
Referencias
Agrofotovoltaica: Alto rendimiento de cosecha en el caluroso verano de 2018, instituto Fraunhofer ISE, 2019.
H. Marrou, Co-ubicación de alimentos y energía, Nature Sustainability, vol. 2, págs. 793-794, 2019.
G. Barron-Gafford y col. Los productos agrícolas proporcionan beneficios mutuos a través del nexo entre alimentos, energía y agua en las tierras secas, Nature Sustainability, vol. 2, págs. 848-855, 2019.
R. Davis, Solar y polinizadores: un ensayo fotográfico, PV Magazine, 2019.
Este artículo fue publicado por primera vez en "Pour la Science" en asociación con ENGIE Research.
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