Un grupo de científicos del Reino Unido ha logrado avances significativos en el campo del sector agrovoltaico, una práctica innovadora que combina la agricultura con la explotación de la energía solar utilizando paneles solares.
Esta técnica permite utilizar el mismo terreno tanto para la producción de cultivos agrícolas como para la generación simultánea de energía fotovoltaica. El último estudio explora cómo aprovechar la luz filtrada a través de paneles transparentes para ofrecer diversos beneficios a los cultivos y optimizar la producción energética.
El equipo del Departamento de Física de la Universidad de Swansea ha desarrollado una herramienta innovadora: ‘Photovoltaic Performance Simulator’ (PV-Sim), disponible online como software libre. Esta herramienta permite predecir la transmisión de luz, la absorción y la producción de energía de distintos materiales fotovoltaicos, utilizando mediciones geográficas, físicas y eléctricas.
Paneles solares para optimizar el sector agrivoltaico
Austin Kay, autor principal del estudio y doctorando en la Universidad de Swansea, comenta: “Esta tecnología, que nos permite comparar múltiples tipos de materiales fotovoltaicos, podría ayudarnos a equilibrar la producción de alimentos y la generación de energía renovable.”
Un factor crucial para optimizar el agrovoltaico es la selección del material fotovoltaico, que requiere una comprensión detallada de cómo cada material absorbe diferentes longitudes de onda (colores) de luz. Una mayor absorción indica que el material puede captar luz de alta energía con longitudes de onda más cortas (azul), mientras que una absorción más específica permite captar luz de longitudes de onda más largas (roja) y de menor energía.
Al elegir cuidadosamente los materiales fotovoltaicos con propiedades de absorción específicas, los investigadores pueden ajustar el «color» de la luz transmitida por los paneles semitransparentes, beneficiando así a los cultivos que utilizan principalmente luz roja y azul para la fotosíntesis.
El trabajo, también explora los límites termodinámicos de los paneles fotovoltaicos orgánicos (OPV) y su potencial como dispositivos agrivoltaicos. Las mejoras en las propiedades morfológicas, energéticas y cinéticas de los materiales OPV, incluyendo la reducción del desorden energético y la recombinación no radiativa, siguen favoreciendo un rendimiento cada vez mayor, con eficiencias de conversión de potencia que han alcanzado el 20% en los últimos años.
Las propiedades ópticas modulables de los OPV los hacen ideales para ser acoplados a cultivos específicos en aplicaciones agrivoltaicas. Además, los paneles fotovoltaicos basados en perovskitas comparten características similares, lo que también los hace prometedores para la agricultura fotovoltaica.
Ardalan Armin, profesor asociado, añade: “Optimizar la combinación de paneles solares y agricultura tiene el potencial de contribuir significativamente a la descarbonización del sector agrícola. Este enfoque no solo genera energía limpia, sino que también mejora la seguridad alimentaria.”
Los paneles solares fotovoltaicos instalados sobre terrenos agrícolas ofrecen varios beneficios para los cultivos. La sombra proporcionada por estos paneles protege a las plantas de la exposición excesiva al sol, reduce la evaporación del agua y crea un ambiente más estable para su crecimiento. Además, los paneles ayudan a reducir la temperatura del suelo, generando condiciones favorables para las plantas incluso en períodos de calor intenso.
Esta característica resulta particularmente valiosa en el contexto de cambios climáticos, ya que mejora la resiliencia de los cultivos, preserva la producción agrícola y permite reducir el consumo de agua, así como la transmisión de enfermedades y plagas.
Los paneles semitransparentes y ligeros también pueden integrarse en techos y paredes de ambientes protegidos, como invernaderos avanzados, para proporcionar energía eléctrica a los sistemas de control climático.
De este modo, la agrivoltaica podría enfrentar el desafío de alimentar de manera sostenible a la creciente población mundial frente a eventos meteorológicos extremos, escasez de tierra y recursos en disminución, al tiempo que aumenta la producción de energía.
Según un estudio del Joint Research Centre (JRC) de la Comisión Europea, cubrir solo el 1% de la superficie agrícola utilizada de la Unión Europea con sistemas agrivoltaicos podría llevar a una capacidad instalada de aproximadamente 944 GW en corriente continua (CC), superando los objetivos de 2030 – 720 GW – previstos por la Estrategia Europea para la Energía Solar.
El estudio del JRC propone una serie de recomendaciones para fomentar y acelerar la expansión de los sistemas agrivoltaicos, incluyendo el apoyo financiero, la simplificación de los procedimientos de autorización y conexión a la red, los programas de investigación y desarrollo y los proyectos piloto.
Además, es esencial involucrar a las comunidades rurales en el proceso de planificación y toma de decisiones, sensibilizándolas sobre los beneficios de los sistemas agrivoltaicos, como su potencial para generar energía limpia, aumentar la productividad agrícola y contribuir al desarrollo rural sostenible.
Colaboración de Carmen Corrado
