¿Cómo puede la energía fotovoltaica agrícola lograr una situación beneficiosa para todos?

Dado que se espera que la población mundial aumente en 1.200 millones de personas en los próximos 15 años, la demanda de carne, huevos y productos lácteos también seguirá aumentando. Esta demanda deberá cubrir el suministro de alimentos de más de 7 mil millones de personas, así como el porcentaje de agua dulce requerido para los cultivos, así como la demanda de electricidad que continúa creciendo a un ritmo que incluso supera el crecimiento demográfico. Ante esta serie de desafíos, debemos considerar cómo tomar medidas efectivas para abordarlos. ¿Podemos combinarlos? Echemos un vistazo a cómo agregar energía solar a las tierras de cultivo y algunos de los beneficios y desafíos que conlleva.

 El problema con paneles solares es que requieren mucho espacio para generar una gran cantidad de electricidad. La generación de energía fotovoltaica agrícola, también conocida como APV, combina la agricultura con la generación de energía mediante el cultivo al amparo de paneles solares. El principal problema de los paneles solares es que el suelo que se encuentra debajo no se puede utilizar, principalmente debido al pequeño espacio entre los paneles, que no es suficiente para que pasen los equipos agrícolas modernos. Cuando queda más espacio entre los paneles solares, se pueden plantar cultivos allí e incluso se puede pastar ganado pequeño como pollos, gansos y ovejas. Estos animales son beneficiosos para la generación de energía solar porque reducen el coste de mantener el crecimiento de la vegetación y no suponen ningún riesgo para la propia batería.

Sin embargo, el terreno entre hileras estará sombreado durante determinadas horas del día. Actualmente hay muchas variantes que se están estudiando activamente, donde se pueden instalar paneles con actuadores en lugar de paneles fijos, permitiendo que los paneles se inclinen en una o dos direcciones, logrando así la optimización de la energía solar y el crecimiento de las plantas. Esto es particularmente importante para las primeras etapas de crecimiento de ciertos cultivos. ¿Qué tal plantar cultivos directamente debajo del panel? Quizás pienses que los paneles solares que proyectan sombras sobre las plantas son algo malo, pero la forma en que funciona la fotosíntesis hace que las cosas sean interesantes. Las plantas crecen y prosperan utilizando dióxido de carbono con la ayuda de la luz solar. Después de alcanzar un cierto umbral llamado punto de saturación de luz, las plantas no pueden absorber más energía, por lo que necesitan eliminar el exceso de energía evaporando el agua. Si simplificamos demasiado, podemos dividir las plantas en dos grupos: plantas de sombra, que son particularmente útiles cuando se combinan con paneles solares porque los paneles solares claramente bloquean parte de la luz solar disponible. Hoy en día, las plantas soleadas a veces se denominan plantas intolerantes a la sombra. Estas plantas requieren más luz solar, pero también pueden sufrir una exposición excesiva a la luz solar. Cuando cualquier planta alcanza el umbral, sufrirá "quemaduras solares" y "estrés por calor" como los humanos, lo que provocará una mayor evaporación del agua.

Según un informe del Instituto Alemán de Investigación sobre Energía Solar, casi todos los cultivos pueden cultivarse bajo paneles solares. Sin embargo, en áreas con luz solar insuficiente, puede haber algunas pérdidas de rendimiento en las plantas que requieren luz solar, como el trigo y el mijo, que requieren suficiente luz solar para crecer bien. Los investigadores están estudiando qué paneles y entornos son más adecuados para cada cultivo. Algunas plantas requieren espacios más grandes entre los paneles, algunas plantas requieren paneles modificados y algunas leguminosas requieren la selección de variedades más cortas. Los principales cultivos tolerantes a la sombra para la generación de energía fotovoltaica agrícola han logrado un gran éxito, y los cultivos que se pueden ver en el mercado agrícola, como lechuga, espinacas, patatas y tomates, han crecido todos bien, lo que nos muestra el potencial de la generación de energía fotovoltaica agrícola. En el proyecto RESOLA llevado a cabo en la región del lago Konstan en Alemania de 2016 a 2018, demostraron que en los años relativamente húmedos y fríos de 2016, los rendimientos de los cultivos APV fueron un 25% más bajos que los de las granjas solares, pero en los años secos y calurosos de 2017 y 2018, los rendimientos de los cultivos APV excedieron el campo de referencia, lo que indica que APV puede cambiar las reglas del juego en regiones cálidas y secas.

Dirijamos nuestra atención a los Países Bajos: a pesar de su pequeño tamaño, ¡es el segundo exportador de alimentos del mundo!Plantaron plantas directamente debajo del panel solar, y los paneles solares se colocaron en filas alternas orientadas al este y al oeste. Esto puede maximizar la producción de energía solar y al mismo tiempo proteger las plantas del impacto de los fuertes vientos.

La cantidad y calidad de los frutos producidos bajo el panelson iguales o mejores que los producidos bajo túneles de plástico tradicionales. Para los agricultores, un beneficio importante es que les ahorra la carga de trabajo de gestionar los túneles de plástico, que se dañan fácilmente con el granizo y las tormentas de verano. En tales casos, las frutas no pueden venderse debido a daños, pero aun así deben recibirse en cualquier caso. Una investigación del Departamento de Energía de EE. UU. ha demostrado que el 95% de los módulos fotovoltaicos pueden resistir el granizo sin sufrir daños. La temperatura debajo del panel solar es varios grados más baja, lo que no sólo hace que los trabajadores agrícolas se sientan más felices, sino que también reduce el agua de riego en un 50% en comparación con el campo de referencia. Los cultivos y su limitada evaporación de agua mantienen los paneles frescos. En realidad, a los paneles solares no les gusta el calor porque reduce su eficiencia energética; Cuanto menor sea la temperatura del panel, más energía proporcionará. Por tanto, basándose únicamente en esto, la fotovoltaica agrícola parece ser una estrategia ganadora. Si convertimos una pequeña porción de nuestro consumo de electricidad agrícola en generación de energía fotovoltaica agrícola, la mayoría de nuestras necesidades energéticas podrán satisfacerse fácilmente. Con los beneficios adicionales de reducir el consumo de agua, la energía fotovoltaica agrícola también puede cambiar las reglas del juego del calor y la sequía en el mundo.

Entonces, ¿qué nos impide lanzar a gran escala este sistema revolucionario de doble propósito? ¿Hay algún problema? La producción de energía es diferente de la agricultura, lo que puede impedir que los agricultores acepten esta tecnología, pero lamentablemente los obstáculos reales son mundanos y algo frustrantes. En última instancia, no está en mi opción de patio trasero y el libre mercado. Empecemos por el grupo de evitación: no todas las soluciones de energía renovable han recibido una cálida bienvenida. Un ejemplo típico es claramente que se boicoteará la central nuclear cercana a su casa. Por lo tanto, para mantener un apoyo local adecuado, lo mejor es que los sistemas fotovoltaicos agrícolas sean operados por granjas locales, comunidades de cooperación energética o inversores regionales. Como parte de la política agrícola, la UE proporciona pagos directos por tierras utilizadas principalmente para cultivos. Por lo tanto, una cuestión importante es si las tierras agrícolas perderán su derecho a recibir ayuda financiera debido al uso de energía fotovoltaica agrícola. El uso de la tierra principalmente para la agricultura es decisivo en su propósito. En la Unión Europea, según la normativa de construcción, los sistemas fotovoltaicos agrícolas suelen considerarse estructuras físicas y, por tanto, requieren permisos de construcción. Por ejemplo, en Alemania, a las zonas rurales normalmente se les prohíbe hacerlo a menos que no entre en conflicto con una serie de intereses públicos. Sin embargo, la energía fotovoltaica agrícola aún no se ha incluido en la lista de interés público.

La generación de energía fotovoltaica agrícola es un concepto muy prometedor que debería implementarse principalmente en áreas donde se puedan lograr efectos sinérgicos, que puedan reducir la demanda de agua para la producción de cultivos. Si se pueden mejorar las regulaciones para la energía solar, podremos superar los prejuicios, lo que ayudará a nuestro suministro de alimentos y nos orientará hacia una energía más limpia.