Paneles solares transparentes para cultivos alimentarios: un estudio innovador.
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 mediante 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 por los paneles de forma transparente para proporcionar diversos beneficios a los cultivos y optimizar la producción de energía.
El equipo del Departamento de Física de la Universidad de Swansea ha desarrollado una herramienta innovadora, el «Simulador de Rendimiento Fotovoltaico» (PV-Sim), disponible en línea como software gratuito. Esta herramienta permite predecir la transmisión de luz, la absorción y la producción de energía de diversos materiales fotovoltaicos mediante mediciones geográficas, físicas y eléctricas.
Paneles solares para optimizar el sector agrovoltaico
Austin Kay, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en la Universidad de Swansea, comenta: «Esta tecnología, que nos permite comparar varios tipos de materiales fotovoltaicos, podría ayudarnos a equilibrar la producción de alimentos y la generación de energía renovable.»
Un factor crucial en la optimización de la energía agrovoltaica es la selección del material fotovoltaico, que requiere una comprensión detallada de cómo cada material absorbe diferentes longitudes de onda (colores) de luz. Una absorción más alta indica que el material puede capturar luz de alta energía con longitudes de onda más cortas (azul), mientras que una absorción más específica le permite capturar luz con longitudes de onda más largas (rojo) y menor energía.
Al elegir cuidadosamente 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 artículo también explora los límites termodinámicos de los paneles fotovoltaicos orgánicos (OPV) y su potencial como dispositivos agrovoltaicos. Las mejoras en las propiedades morfológicas, energéticas y cinéticas de los materiales OPV, incluido el desorden energético reducido y la recombinación no radiativa, continúan favoreciendo un rendimiento cada vez mayor, con una eficiencia de conversión de energía que ha alcanzado el 20% en los últimos años.
Las propiedades ópticas sintonizables de las OPV las hacen ideales para acoplarse con cultivos específicos en aplicaciones agrovoltaicas. Además, los paneles fotovoltaicos a base de perovskitas tienen características similares, lo que también los hace prometedores para la agricultura fotovoltaica.
Ardalan Armin, profesor asociado, añade: «La optimización de 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 en terrenos agrícolas ofrecen varios beneficios a los cultivos. La sombra que proporcionan estos paneles protege 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 durante períodos de calor intenso.
Esta característica es particularmente valiosa en el contexto del cambio climático, ya que mejora la resistencia de los cultivos, preserva la producción agrícola y reduce el consumo de agua, así como la transmisión de enfermedades y plagas.
Los paneles semitransparentes y ligeros también se pueden integrar en techos y paredes de entornos protegidos, como invernaderos avanzados, para proporcionar electricidad a los sistemas de aire acondicionado.
De este modo, la agrovoltaica podría afrontar el desafío de alimentar de forma sostenible a la creciente población mundial frente a fenómenos meteorológicos extremos, la escasez de tierras y la disminución de recursos, al tiempo que aumenta la producción de energía.
Según un estudio del Centro Común de Investigación (JRC) de la Comisión Europea, cubrir solo el 1% de la superficie agrícola utilizada de la Unión Europea con sistemas agrovoltaicos podría dar lugar a una capacidad instalada de aproximadamente 944 GW en corriente continua (CC), superando los objetivos para 2030 – 720 GW – previstos por la Estrategia Europea de Energía Solar.
El estudio del JRC propone una serie de recomendaciones para promover y acelerar la expansión de los sistemas agrovoltaicos, incluyendo apoyo financiero, simplificación de los procedimientos de autorización y conexión a la red, programas de investigación y desarrollo y proyectos piloto.
Además, es fundamental involucrar a las comunidades rurales en el proceso de planificación y toma de decisiones, sensibilizándolas sobre los beneficios de los sistemas agrovoltaicos, como el potencial para generar energía limpia, aumentar la productividad agrícola y contribuir al desarrollo rural sostenible.
Colaboración con Carmen Corrado.
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