La agrovoltaica, la práctica de colocar instalaciones solares junto a tierras de cultivo, se está adoptando con mayor frecuencia en todo el mundo como una forma de introducir energía limpia distribuida sin comprometer el uso de la tierra.
Según una investigación de la Universidad Estatal de Oregón, la ubicación conjunta de energía solar y agrícola podría proporcionar el 20 por ciento de la generación total de electricidad en los Estados Unidos. Según los investigadores, la instalación a gran escala de agrovoltaicos podría conducir a una reducción anual de 330 mil toneladas de emisiones de dióxido de carbono con un impacto “mínimo” en el rendimiento de los cultivos.
Según el estudio, se necesitaría un área del tamaño del estado de Maryland para que la agrovoltaica cubriera el 20 por ciento de la generación eléctrica en los Estados Unidos. Eso es alrededor de 13,000 millas cuadradas, o el 1 por ciento de la superficie agrícola actual de EE. UU. A escala global, se estima que el 1 por ciento de todas las tierras de cultivo podría producir la energía que el mundo necesita si se convirtiera en energía solar fotovoltaica.
Hay muchas formas de instalar paneles agrovoltaicos. Uno de los métodos más comunes es elevar la instalación para dejar espacio para que el equipo agrícola o el ganado se muevan libremente por debajo. Otro diseño de moda es orientar los paneles fotovoltaicos verticalmente, dejando amplios espacios abiertos entre las filas de paneles.
Estados Unidos
En Somerset, California, se instalaron paneles solares verticales Sunzaun de diseño alemán en un viñedo. El instalador Sunstall desarrolló la instalación, compuesta por 43 módulos de 450 W conectados a un microinversor y dos baterías.
El diseño minimalista usó agujeros en los marcos de los módulos para hacer una unión simple a dos pilas, lo que evitó la necesidad de un pesado sistema de estanterías. Los módulos solares bifaciales producen energía en ambos lados de la matriz orientada verticalmente.
En los sistemas tradicionales diseñados con orientación horizontal, los rieles utilizados para montar los paneles en el sistema de estanterías generalmente se cortan para adaptarse al tamaño previsto del panel. Si el tamaño del panel cambia después de que se haya completado la adquisición de todos los demás componentes, el proyecto puede experimentar retrasos mientras se rediseñan los rieles para acomodar el tamaño del panel actualizado. El diseño de Sunzaun permite adaptarse fácilmente a un cambio en el tamaño del panel ajustando la distancia entre cada pila. También es posible ajustar la altura de los paneles desde el suelo si es necesario.
Alemania
Científicos de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Leipzig han estudiado el impacto potencial del despliegue masivo de sistemas fotovoltaicos verticales orientados de oeste a este en el mercado energético alemán. Han descubierto que estas instalaciones podrían tener un efecto beneficioso en la estabilización de la red del país, al tiempo que permiten una mayor integración con las actividades agrícolas que las plantas fotovoltaicas convencionales montadas en suelo.
Los científicos descubrieron que los sistemas fotovoltaicos verticales pueden cambiar el rendimiento solar hacia las horas de mayor demanda de electricidad y mayor suministro de electricidad en los meses de invierno, reduciendo así la restricción solar.
”Si se integra un almacenamiento de electricidad de 1 TW de potencia de carga y descarga y 1 TWh de capacidad en el modelo del sistema energético, el efecto se reduce a un ahorro de CO2 de hasta 2.1 Mt/a con el 70 por ciento de los módulos verticales orientados desde el este hacia el oeste y 30 por ciento inclinado hacia el sur”, dijeron. “Finalmente, aunque puede parecer poco realista para algunos lograr una tasa del 70 por ciento de las centrales eléctricas verticales, incluso una tasa más baja tiene un impacto beneficioso”.
Japón
En Japón, Luxor Solar KK, una subsidiaria del fabricante alemán de módulos Luxor Solar, construyó un sistema fotovoltaico vertical de 8.3 kW en el estacionamiento de una planta procesadora de arroz propiedad de Eco Rice Niigata.
“Los autos se estacionarán entre los sistemas verticales””, explicó Uwe Liebscher, director gerente de Luxor Solar KK, a la revista PV. “El objetivo de este sistema es mostrar la durabilidad durante el invierno y el rendimiento energético adicional debido al reflejo de la nieve”. Niigata, por otro lado, es conocida por ser un área de alta carga de nieve, con hasta 2 o 3 metros de nieve en invierno”.
El sistema orientado al sur cuenta con módulos solares de heterounión propios de Luxor Solar, así como sistemas de montaje del especialista fotovoltaico vertical alemán Next2Sun e inversores de Omron de Japón. El montaje vertical suministrará electricidad a una planta procesadora de arroz ubicada al lado del sistema. La ciudad de Nagaoka financió el proyecto con 2 millones de yenes (14,390 dólares).
“Una instalación vertical utiliza solo un espacio mínimo de la tierra de cultivo, manteniendo más del 85 por ciento de la luz que llega a los cultivos, lo que asegura un equilibrio óptimo entre la energía solar y la agricultura, algo crucial en Japón”, explica. “Esto nos permite construir sistemas agrovoltaicos en tierras agrícolas de servicios públicos, como trigo, papas o arroz, a gran escala”.
Francia
En Francia, TotalEnergies e InVivo, especialista en agrovoltaica, han lanzado un demostrador vertical de agrovoltaica de 111 kW. TotalEnergies dijo que la instalación piloto investigará el impacto de los paneles solares en el rendimiento agrícola, así como la biodiversidad, el almacenamiento de carbono y la calidad del agua del sitio.
“Estamos convencidos de que las sinergias desarrolladas entre la producción de electricidad verde, el biogás y la agricultura son una de las respuestas para garantizar nuestra independencia energética y alimentaria”, dijo Thierry Muller, CEO de TotalEnergies Renouvelables France.
Suecia
Científicos de la Universidad de Mälardalen (Suecia) han desarrollado un modelo de dinámica de fluidos computacional (CFD) que facilita el análisis de microclimas en proyectos fotovoltaicos verticales. Las simulaciones CFD se utilizan para resolver ecuaciones complejas sobre el flujo de sólidos y gases a través y alrededor de los cuerpos, que pueden emplearse para analizar microclimas dentro de los sistemas agrovoltaicos.
“Los modelos de sistemas agrovoltaicos (AV) se utilizarán con frecuencia para el diseño de nuevos sistemas AV, así como para la toma de decisiones, ya que los cambios microclimáticos se pueden analizar/predecir en función de la ubicación y la solución del sistema AV”, el investigador Sebastian Zainalli le dijo a pv magazine.w
El estudio observó una disminución del 38 por ciento en la intensidad de la radiación solar en las áreas del suelo sombreadas por los módulos fotovoltaicos verticales.
Principios fundamentales
El Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU. ofreció cinco principios para el éxito de la agrovoltaica, que incluyen:
Clima, suelo y condiciones ambientales: Las condiciones ambientales de un lugar deben ser adecuadas tanto para la generación solar como para los cultivos o cobertura vegetal deseados.
Configuraciones, tecnologías solares y diseños: La elección de la tecnología solar, el diseño del sitio y otras infraestructuras pueden afectar todo, desde la cantidad de luz que llega a los paneles solares hasta si un tractor, si es necesario, puede pasar por debajo de los paneles. “Esta infraestructura estará sobre el terreno durante los próximos 25 años, por lo que debe hacerse correctamente para el uso previsto. El éxito del proyecto dependerá de ello”, dice James McCall, investigador del NREL que trabaja en InSPIRE.
Selección de cultivos y métodos de cultivo, diseños de semillas y vegetación y enfoques de gestión: los proyectos agrovoltaicos deben seleccionar cultivos o cubiertas vegetales que prosperen bajo los paneles en su clima local y que sean rentables en los mercados locales.
Compatibilidad y flexibilidad: la tecnología agrovoltaica debe diseñarse de manera que se adapte a las necesidades en conflicto de los propietarios de instalaciones solares, los operadores solares y los agricultores o propietarios de tierras para permitir actividades agrícolas eficientes.
Colaboración y asociaciones: para que cualquier proyecto tenga éxito, la comunicación y el entendimiento entre los grupos son cruciales.
Una fuente: https://www.pv-magazine-mexico.com