Cosechar bajo paneles solares: los cultivos agrovoltaicos empiezan a ver la luz

La mayor incidencia solar del mundo se encuentra en el norte de Chile, específicamente en el desierto de Atacama y sus alrededores. José Ignacio Subiabre Abalos, estudiante de la Facultad de Arquitectura, Diseño y Estudios Urbanos de la Universidad Pontificia de Chile, presentó su tesis en 2018. En ella hablaba de que esta característica ya había provocado que en los últimos años se hubiera desarrollado considerablemente la industria energética solar fotovoltaica (IESF) en la provincia de Chañaral, región de Atacama.

Precisamente en ese lugar había llevado a cabo su investigación. En la zona no existe industria agrícola, lo que la hace depender en un 100 % del abastecimiento de productos de otras comunidades del país. Subiabre descubrió con su investigación lo que se llamó un “ciclo virtuoso”. Este evento consiste en que los paneles solares pueden captar el rocío del desierto dada su ergonometría. El agua captada es condensada en los paneles y luego escurre por estos para caer debajo de ellos, donde se encuentra su sombra. Este “ciclo virtuoso” descubierto genera un extraordinario microclima ahí debajo que permite que crezca vegetación en el desierto bajo los paneles solares.

Actualmente se está construyendo en Chile, también en el desierto de Atacama, el mayor parque solar fotovoltaico del país, conocido como Campos de Sol, que pretende utilizar algunos paneles solares con esta finalidad: que el agua generada por el rocío de la noche de lugar al crecimiento de vida vegetal y poder definir exactamente qué especies podrían crecer a la sombra de los paneles.

El sombreado de los paneles fotovoltaicos proporciona múltiples beneficios, incluyendo la reducción del estrés por sequía de las plantas, una mayor producción de alimentos y la reducción del estrés térmico de los paneles fotovoltaicos. Es lo que se conoce como sistemas agrovoltaicos.

Eficiencia del panel agrovoltaico

Un estudio de la Universidad de Oregón confirma que la eficiencia del panel fotovoltaico sobre las posibles especies que pudieran plantarse debajo está influida por la insolación, la temperatura del aire, la velocidad del viento y la humedad relativa. El potencial de producción de energía solar se clasifica en función de la cobertura del suelo local, siendo las tierras de cultivo las que presentan el mayor potencial solar medio. La eficiencia de estos sistemas agrovoltaicos de doble uso es altísimo.

Fraunhofer Chile Research, la delegación chilena del instituto de investigación aplicada alemán Fraunhofer, ya ha instalado tres plantas fotovoltaicas sobre cultivos agrícolas de las comunas de El Monte, Lampa y Curacaví, en la Región Metropolitana, con el propósito de comprobar los beneficios de combinar el uso eficiente del suelo agrícola para la producción de hortalizas y la generación de energía solar. El proyecto es pionero en América Latina.

A este lado del planeta los proyectos agrovoltaicos están empezando a observarse muy de cerca. Aún se está en plena fase de investigación para saber qué tipo de cultivos serían fructíferos y para estudiar la colocación de esos paneles para permitir el paso de vehículos pesados entre ellos que facilitarían hacer la recolección de los cultivos. 

La compañía alemana BayWa r.e. y su filial holandesa, GroenLeven, están construyendo cinco proyectos piloto de este tipo en los Países Bajos, donde prueban tipos diferentes de cultivos: arándanos, grosellas rojas, frambuesas, fresas y moras. Precisamente esta compañía ha sido galardonada con el premio The Smater E Award en la categoría Outstanding Project (Proyecto Excepcional) por uno de ellos, el proyecto agrovoltaico «Fruitvoltaic». Se trata de una instalación fotovoltaica de 2,7 MW ubicada en una plantación frutal de tres hectáreas en los Países Bajos, que combina la producción de cultivos agrícolas (bayas) y la generación de energía renovable.

Mejorar el rendimiento agrícola

En Alemania también se han puesto en marcha proyectos similares. Cerca del lago de Constanza se han instalado módulos fotovoltaicos con una potencia total de 194 kilovatios en una estructura de cinco metros de altura. Los resultados de 2017 mostraron una eficiencia en el uso de la tierra del 160 %, según confirmó el consorcio del proyecto bajo la dirección del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE.

El rendimiento del sistema agrovoltaico en el calurosísimo verano de 2018 superó ampliamente este valor. El sombreado parcial bajo los módulos fotovoltaicos mejoró el rendimiento agrícola, y el verano rico en sol aumentó la producción de electricidad solar.

Se cultivaron cuatro especies diferentes: trigo de invierno, patatas, trébol y apio. Los rendimientos de tres de los cuatro cultivos realizados con el sistema agrovoltaico fueron mayores que el rendimiento de referencia. El de apio fue el más beneficiado por el sistema, con una ganancia del 12 % en comparación con la referencia. El trigo de invierno produjo una ganancia de más del 3 por % y el trébol una de menos del 8%.

El potencial de la energía solar fotovoltaica es mayor en las tierras de cultivo, según confirma el estudio de la Universidad Estatal de Oregón. El informe concluye que si menos de un 1% de la tierra agrícola se convirtiera en paneles solares, esto sería suficiente para satisfacer la demanda mundial de energía eléctrica.

Pero hay más estudios que confirman el potencial de los agrovoltaicos en zonas áridas. La revista Nature publicó en 2019 evidencias de que estos cultivos proporcionan beneficios mutuos a través del nexo entre alimentos, energía y agua en las tierras secas. El estudio se centró en las plantas de pimiento chiltepin (una especie de chiles), jalapeño y tomate cherry en una zona de Arizona. Se obtuvo una producción del doble de tomates. En el caso de los jalapeños, produjeron una cantidad similar tanto en el sistema agrofotovoltaico como en la parcela tradicional, pero lo hicieron con una pérdida menor de agua.

Otra investigación, en la que colaboraron la Universidad de Sheffield, World Agroforestry y el Instituto Agroempresarial Latia, ha mostrado resultados prometedores en el condado semiárido de Kajiado, a 90 minutos de Nairobi, la capital de Kenia. Por ejemplo, las coles cultivadas bajo los paneles solares de 180 y 345 vatios han sido un tercio más grandes y sanas que las cultivadas en parcelas de control con la misma cantidad de fertilizante y agua. Otros cultivos como la berenjena y la lechuga han mostrado resultados similares. El maíz cultivado bajo los paneles era más alto y sano.

En España este tipo de soluciones también están tomando forma poco a poco. En Totana (Murcia), el Instituto Murciano de Investigación Agroalimentaria ha encontrado ya soluciones para la aridez y las numerosas horas de sol que sufren los productos de la huerta. Investigan cómo mejorar la evapotranspiración (la pérdida de humedad de una superficie por evaporación directa junto con la pérdida de agua por transpiración de la vegetación) suelo-planta bajo la sombra de los paneles solares. De momento, se están estudiando la alcachofa, el brócoli y el pimiento.

La sombra de los paneles aporta temperaturas diurnas más frías y temperaturas nocturnas más cálidas para las plantas que crecen debajo, así como más humedad disponible en el aire. Según este estudio, con los beneficios de la sombra, algunos cultivos bajo paneles solares son hasta un 328 % más eficientes en el uso del agua.

Fraunhofer Chile Research, la delegación chilena del instituto de investigación aplicada alemán Fraunhofer, ya ha instalado tres plantas fotovoltaicas sobre cultivos agrícolas de las comunas de El Monte, Lampa y Curacaví

La compañía alemana BayWa r.e. y su filial holandesa, GroenLeven, están construyendo cinco proyectos piloto de este tipo en los Países Bajos, donde preuban tipos diferentes de cultivos: arándanos, grosellas rojas, frambuesas, fresas y moras. Precisamente esta compañía ha sido galardonada con el premio The smarter E AWARD en la categoría Outstanding Project (Proyecto Excepcional) por uno de ellos, el proyecto agrovoltaico «Fruitvoltaic».