La agrivoltaica ( agrofotovoltaica , agrisolar o solar de doble uso ) es el uso dual de la tierra para la producción de energía solar y la agricultura . [2] [3] [4] La técnica fue concebida por primera vez por Adolf Goetzberger y Armin Zastrow en 1981. [5]
Muchas actividades agrícolas se pueden combinar con energía solar, incluidos cultivos, ganado, invernaderos y plantas silvestres para brindar apoyo a los polinizadores. [6] Los sistemas agrivoltaicos pueden incluir paneles solares entre cultivos, elevados sobre los cultivos o en invernaderos.
Los paneles solares ayudan a las plantas a retener la humedad y a bajar las temperaturas, y pueden proporcionar refugio al ganado. El uso dual de la tierra también puede proporcionar una fuente de ingresos diversificada para los agricultores.
Los paneles solares bloquean la luz, lo que significa que el diseño de sistemas de doble uso puede requerir compensaciones entre la optimización del rendimiento de los cultivos , la calidad de los cultivos y la producción de energía. [7] Algunos cultivos y ganado se benefician de la mayor sombra, lo que reduce o incluso elimina la compensación. [8]
Las prácticas de agrovoltaica varían de un país a otro. En Europa y Asia, donde se introdujo por primera vez el concepto, el término agrovoltaica se aplica a una tecnología de doble uso, generalmente un sistema de soportes o cables para elevar el panel solar unos cinco metros por encima del suelo para permitir el acceso a la tierra con maquinaria agrícola, o un sistema en el que se instalan paneles solares en los techos de los invernaderos .
En 2019, algunos autores comenzaron a utilizar el término "agrivoltaica" de manera más amplia, de modo de incluir cualquier actividad agrícola entre paneles solares, incluidos los paneles solares convencionales que originalmente no estaban destinados a un uso dual. Por ejemplo, las ovejas pueden pastar entre paneles solares convencionales sin ninguna modificación. Asimismo, algunos conciben la "agrivoltaica" de manera tan amplia que incluye la mera instalación de paneles solares en los techos de graneros o cobertizos para el ganado. [7]
Los tres tipos básicos son: [2]
Los tres sistemas tienen varias variables que se utilizan para maximizar la energía solar absorbida tanto por los paneles como por los cultivos. La variable principal que se tiene en cuenta para los sistemas agrovoltaicos es el ángulo de inclinación de los paneles solares. Otras variables que se tienen en cuenta para elegir la ubicación del sistema agrovoltaico son los cultivos elegidos, la altura de los paneles, la irradiancia solar y el clima de la zona. [2]
En su artículo inicial de 1982, Goetzberger y Zastrow publicaron una serie de ideas sobre cómo optimizar las instalaciones agrovoltaicas. [5]
Las instalaciones experimentales suelen contar con una zona agrícola de control. La zona de control se explota en las mismas condiciones que el dispositivo agrovoltaico para estudiar los efectos del dispositivo en el desarrollo de los cultivos. [ cita requerida ]
Los sistemas más convencionales consisten en instalar paneles solares fijos en invernaderos agrícolas , [9] encima de cultivos al aire libre o entre cultivos al aire libre. Es posible optimizar la instalación modificando la densidad de paneles solares o la inclinación de los mismos. [10]
Se han desarrollado sistemas agrivoltaicos montados verticalmente con sistemas de módulos fotovoltaicos bifaciales . La mayoría de las cercas agrícolas se pueden utilizar para la agrivoltaica vertical. [11] En general, al menos un módulo fotovoltaico entre postes es aceptable para la mayoría de las cercas por $0,035/kWh para el montaje en cercas existentes en los EE. UU.; aunque el rendimiento para un PV vertical es solo del 76% orientado al sur, los ahorros en el costo del montaje permiten que la agrivoltaica modernizada de la cerca a menudo produzca electricidad de menor costo nivelado . [11] Para la fotovoltaica de la cerca, los microinversores tuvieron un mejor rendimiento cuando la longitud de la cerca cruzada era inferior a 30 m o cuando el sistema era pequeño, mientras que los inversores de cadena fueron una mejor selección para cercas más largas. [12] Los resultados de la simulación muestran que la distancia entre filas entre estructuras de módulos fotovoltaicos bifaciales afecta significativamente la distribución de la radiación fotosintéticamente activa. [10] Next2Sun ha comercializado sistemas agrivoltaicos verticales en Europa. [13] Se han diseñado estanterías fotovoltaicas verticales de código abierto basadas en madera para granjas [14] que (i) están construidas con materiales renovables y sostenibles accesibles localmente (domésticos), (ii) pueden ser fabricadas con herramientas manuales por el agricultor promedio en el lugar, (iii) tienen una vida útil de 25 años para cumplir con las garantías fotovoltaicas y (iv) son estructuralmente sólidas, de acuerdo con los códigos de construcción canadienses para soportar altas velocidades del viento y fuertes cargas de nieve. Los resultados mostraron que el costo de capital del sistema de estanterías es menos costoso que el equivalente comercial y todos los diseños de estanterías basadas en madera anteriores, con un costo minorista unitario de 0,21 CAD. [14]
Un sistema integrado de paneles solares autónomos que utiliza un hidrogel puede funcionar como un generador de agua atmosférica , absorbiendo vapor de agua (normalmente de noche) para producir agua dulce para regar cultivos que pueden quedar encerrados debajo del panel (alternativamente, puede enfriar el panel). [15] [16]
El sistema más simple y antiguo se construyó en Japón utilizando un conjunto bastante endeble de paneles montados sobre tubos delgados sobre soportes sin cimientos de hormigón. Este sistema es desmontable y liviano, y los paneles se pueden mover o ajustar manualmente durante las estaciones a medida que el agricultor cultiva la tierra. El espaciamiento entre los paneles solares es amplio para reducir la resistencia del viento. [17]
Algunos diseños de sistemas agrovoltaicos más nuevos utilizan un sistema de seguimiento para optimizar automáticamente la posición de los paneles para mejorar la producción agrícola o la producción de electricidad. [18]
En 2004, Günter Czaloun propuso un sistema de seguimiento fotovoltaico con un sistema de bastidor de cuerdas. Los paneles se pueden orientar para mejorar la generación de energía o los cultivos de sombra según sea necesario. El primer prototipo se construyó en 2007 en Austria. [19] La empresa REM TEC implementó varias plantas equipadas con sistemas de seguimiento de doble eje en Italia y China. También han desarrollado un sistema equivalente utilizado para invernaderos agrícolas. [ cita requerida ]
En Francia, las empresas Sun'R y Agrivolta están desarrollando sistemas de seguimiento de un solo eje. Según ellas, sus sistemas pueden adaptarse a las necesidades de la planta. El sistema Sun'R es un sistema de seguimiento de eje este-oeste. Según la empresa, se utilizan modelos complejos de crecimiento de las plantas, previsiones meteorológicas y software de cálculo y optimización. El dispositivo de Agrivolta está equipado con paneles solares orientados al sur que se pueden quitar mediante un sistema deslizante. [ cita requerida ] Una empresa japonesa también ha desarrollado un sistema de seguimiento para seguir al sol. [ 20 ]
En Suiza, la empresa Insolight está desarrollando módulos solares translúcidos con un sistema de seguimiento integrado que permite que los módulos permanezcan estáticos. El módulo utiliza lentes para concentrar la luz en las células solares y un sistema de transmisión de luz dinámico para ajustar la cantidad de luz transmitida y adaptarse a las necesidades agrícolas. [21]
La empresa Artigianfer ha desarrollado un invernadero fotovoltaico cuyos paneles solares están instalados sobre contraventanas móviles y pueden seguir la trayectoria del sol a lo largo de un eje este-oeste. [22]
En 2015, Wen Liu, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hefei (China) , propuso un nuevo concepto de energía agrivoltaica: paneles de vidrio curvados cubiertos con una película de polímero dicroítico que transmite selectivamente longitudes de onda azules y rojas necesarias para la fotosíntesis. Todas las demás longitudes de onda se reflejan y se concentran en células solares para la generación de energía mediante un sistema de seguimiento dual. Los efectos de sombra que surgen de los paneles solares regulares sobre el campo de cultivo se eliminan, ya que los cultivos continúan recibiendo la longitud de onda azul y roja necesaria para la fotosíntesis. Se han otorgado varios premios por este nuevo tipo de energía agrivoltaica, entre ellos el premio R&D100 en 2017. [23]
La dificultad de estos sistemas es encontrar el modo de funcionamiento que permita mantener un buen equilibrio entre los dos tipos de producción según los objetivos del sistema. El control preciso de los paneles para adaptar el sombreado a las necesidades de las plantas requiere conocimientos agronómicos avanzados para comprender el desarrollo de las plantas. Los dispositivos experimentales suelen desarrollarse en colaboración con centros de investigación. [ cita requerida ]
Las nuevas tecnologías fotovoltaicas que permiten el paso de los colores de la luz que necesitan las plantas de interior, pero que utilizan otras longitudes de onda para generar electricidad, podrían tener algún día algún uso futuro en invernaderos. Existen prototipos de tales invernaderos. [24] [25] Los paneles fotovoltaicos "semitransparentes" utilizados en la agrovoltaica aumentan el espacio entre las células solares y utilizan láminas posteriores transparentes que mejoran la producción de alimentos en la parte inferior. En esta opción, los paneles fotovoltaicos fijos permiten que el movimiento este-oeste del sol "rocíe la luz solar" sobre las plantas de abajo, reduciendo así la "sobreexposición" debida al sol durante todo el día como en los invernaderos transparentes, ya que generan electricidad en la parte superior. [26]
Tal vez el uso más sencillo de la agricultura y la energía fotovoltaica es permitir que las ovejas o las vacas [ 27] pasten bajo los paneles solares. Las ovejas controlan la vegetación, que de otro modo daría sombra a los paneles solares. [28] Las ovejas incluso hacen un trabajo más minucioso que las cortadoras de césped, ya que pueden llegar hasta las patas de las estructuras. [28] A cambio, las ovejas o las cabras reciben forraje y un lugar sombreado para descansar. Las ovejas pueden ser más baratas que cortar el césped. [29] En general, los operadores de sistemas fotovoltaicos pagan a los pastores para que transporten a las ovejas. Algunos sistemas agrovoltaicos experimentales para ovejas encontraron una mayor masa de pasto disponible en los pastos solares, [30] y mientras que otros tenían menos pasto, esto se compensó con una mayor calidad del forraje, lo que resultó en una producción de corderos de primavera similar a la de los pastos abiertos. [31] Los sistemas agrovoltaicos también se pueden utilizar para dar sombra a las vacas. [32] El pastoreo solar es popular en los EE. UU. y se ha formado una organización para apoyarlo. [33]
Los paneles solares de la agrovoltaica quitan luz y espacio a los cultivos, pero también afectan a los cultivos y a la tierra que cubren de otras maneras. Dos posibles efectos son el agua y el calor.
En los climas de latitudes septentrionales, se espera que la energía agrivoltaica cambie el microclima de los cultivos de manera positiva y negativa sin ningún beneficio neto, reduciendo la calidad al aumentar la humedad y las enfermedades, y requiriendo un mayor gasto en pesticidas, pero mitigando las fluctuaciones de temperatura y, por lo tanto, aumentando los rendimientos. En países con precipitaciones bajas o inestables, altas fluctuaciones de temperatura y menos oportunidades para el riego artificial, se espera que estos sistemas afecten de manera beneficiosa la calidad del microclima. [34]
En experimentos que probaron los niveles de evaporación bajo paneles solares para cultivos resistentes a la sombra, como pepinos y lechugas regados mediante riego en un desierto de California , se encontró un ahorro de entre el 14 y el 29 % en la evaporación [2] , y una investigación similar en el desierto de Arizona demostró un ahorro de agua del 50 % para ciertos cultivos. [35] Los ensayos australianos descubrieron que los paneles solares pueden mantener el césped regado a través de la condensación debajo de los paneles. [36]
Se realizó un estudio sobre el calor de la tierra, el aire y los cultivos bajo paneles solares durante una temporada de crecimiento. Se descubrió que, si bien el aire debajo de los paneles se mantuvo constante, la tierra y las plantas registraron temperaturas más bajas. [2]
El uso dual de la tierra para la agricultura y la producción de energía podría aliviar la competencia por los recursos de la tierra y permitir una menor presión para desarrollar tierras agrícolas o áreas naturales en granjas solares, o para convertir áreas naturales en más tierras agrícolas. [5] Las simulaciones iniciales realizadas por Dupraz et al. en 2011, donde se acuñó por primera vez el término "agrivoltaica", calcularon que la eficiencia del uso de la tierra puede aumentar en un 60-70% (principalmente en términos de uso de la irradiación solar). [2] [37] Las principales oportunidades sociopolíticas de la agrivoltaica incluyen la diversificación de ingresos para los agricultores, la mejora de las relaciones comunitarias y la aceptación por parte de los desarrolladores de energía fotovoltaica, y la reducción de la demanda de energía y las emisiones para la población mundial. [3] [38]
Una gran ventaja de la agrivoltaica es que puede superar el NIMBY (independencia entre el medio ambiente y el medio ambiente) para los sistemas fotovoltaicos, que se ha convertido en un problema. [39] Un estudio de encuesta estadounidense evaluó si el apoyo público para el desarrollo solar aumenta cuando la energía y la producción agrícola se combinan en un sistema agrovoltaico y encontró que el 81,8% de los encuestados estarían más dispuestos a apoyar el desarrollo solar en su comunidad si integrara la producción agrícola. [40] El modelo de Dinesh et al. afirma que el valor de la electricidad generada por energía solar junto con la producción de cultivos tolerantes a la sombra creó un aumento de más del 30% en el valor económico de las granjas que implementan sistemas agrovoltaicos en lugar de la agricultura convencional. [41] La agrivoltaica puede ser beneficiosa para los cultivos de verano debido al microclima que crea y al efecto secundario del control del flujo de calor y agua. [42] La agrivoltaica es ambientalmente superior a la agricultura convencional o los sistemas fotovoltaicos; Un estudio de análisis del ciclo de vida encontró que el sistema agrovoltaico basado en pasturas presenta una sinergia dual que, en consecuencia, produce un 69,3% menos de emisiones de gases de efecto invernadero y demanda un 82,9% menos de energía fósil en comparación con la producción no integrada. [43]
Se ha demostrado un aumento del rendimiento de los cultivos en varios cultivos:
Las ovejas que pastan alrededor de paneles solares en Australia producen un mayor volumen de lana y de mejor calidad. [36]
Una desventaja que a menudo se cita como un factor importante en la energía fotovoltaica en general es la sustitución de tierras agrícolas para la producción de alimentos por paneles solares. [55] [34] Las tierras de cultivo son el mismo tipo de tierra en la que los paneles solares son más eficientes. [55] A pesar de permitir que se realice algo de agricultura en la planta de energía solar, la agrivoltaica puede ir acompañada de una caída en la producción. [34] [56] Aunque algunos cultivos en algunas situaciones, como la lechuga en California, no parecen verse afectados por el sombreado en términos de rendimiento, [2] [55] se sacrificará algo de tierra para montar estructuras y equipos de sistemas. [34]
La agrovoltaica sólo funcionará bien para las plantas que requieren sombra y donde la luz solar no es un factor limitante. Los cultivos de sombra representan sólo un pequeño porcentaje de la productividad agrícola. [2] [ necesita cita para verificar ] Por ejemplo, se ha demostrado que los cultivos de trigo producen un menor rendimiento en un entorno con poca luz. [2]
Los invernaderos agrovoltaicos son ineficientes; en un estudio se simularon invernaderos con la mitad del techo cubierto con paneles y la producción de cultivos resultante se redujo en un 64% y la productividad de los paneles se redujo en un 84%. [57] [ fuente obsoleta ]
Un estudio identificó barreras para la adopción de la energía agrovoltaica entre los agricultores, que incluyen (i) la certeza deseada de la productividad de la tierra a largo plazo, (ii) el potencial de mercado, (iii) una compensación justa y (iv) la necesidad de una flexibilidad del sistema prediseñado para adaptarse a diferentes escalas, tipos de operaciones y prácticas agrícolas cambiantes. [58]
La energía solar fotovoltaica requiere una gran inversión, no sólo en los paneles solares, sino también en diferentes maquinarias agrícolas e infraestructura eléctrica. La posibilidad de que la maquinaria agrícola dañe la infraestructura también puede hacer que las primas de seguro aumenten en comparación con los paneles solares convencionales. En Alemania, los altos costos crecientes podrían hacer que estos sistemas sean difíciles de financiar para los agricultores con préstamos agrícolas convencionales, pero es posible que en el futuro las regulaciones gubernamentales, los cambios del mercado y los subsidios puedan crear un nuevo mercado para los inversores en estos esquemas, lo que podría dar a los futuros agricultores oportunidades de financiación completamente diferentes. [34]
Los sistemas fotovoltaicos son tecnológicamente complejos, lo que significa que los agricultores no podrán reparar algunas cosas que se estropeen o se dañen, y requieren un grupo suficiente de profesionales. En el caso de Alemania, se espera que el aumento medio de los costes laborales debido a los sistemas agrovoltaicos sea de alrededor del 3 %. [34] Permitir que las ovejas pasten entre los paneles solares puede ser una opción atractiva para extraer un uso agrícola adicional de los paneles solares convencionales, pero es posible que no haya suficientes pastores disponibles. [29]
La sombra producida por los sistemas ubicados sobre los cultivos puede reducir la producción de algunos cultivos, pero dichas pérdidas pueden compensarse con la energía producida. [ cita requerida ] Varias organizaciones han instalado muchas parcelas experimentales en todo el mundo, pero no se conoce ningún sistema de este tipo que sea comercialmente viable fuera de China y Japón. [ cita requerida ]
El factor más importante para la viabilidad económica de la energía agrovoltaica es el coste de instalación de los paneles fotovoltaicos. [ cita requerida ] Se calcula que en Alemania, la subvención de la generación de electricidad de dichos proyectos en un poco más del 300% ( tarifas de alimentación (FIT)) puede hacer que los sistemas agrovoltaicos sean rentables para los inversores y, por lo tanto, puedan formar parte de la futura combinación de generación de electricidad. [ cita requerida ]
La industria fotovoltaica no puede acogerse a las subvenciones de la PAC europea cuando construye en terrenos agrícolas. [59]
Adolf Goetzberger , fundador del Instituto Fraunhofer en 1981, junto con Armin Zastrow, teorizó sobre el uso dual de la tierra cultivable para la producción de energía solar y el cultivo de plantas en 1982, lo que abordaría el problema de la competencia por el uso de la tierra cultivable entre la producción de energía solar y los cultivos. [5] [60] El punto de saturación de la luz es la cantidad máxima de fotones absorbibles por una especie de planta: más fotones no aumentarán la tasa de fotosíntesis (ver también fotorrespiración ). Reconociendo esto, Akira Nagashima también sugirió combinar sistemas fotovoltaicos (PV) y agricultura para utilizar el exceso de luz, y desarrolló los primeros prototipos en Japón en 2004. [17]
Es posible que el término "agrivoltaico" se haya utilizado por primera vez en una publicación de 2011. [37] El concepto se ha denominado "agrofotovoltaica" en un informe alemán, [61] [62] y se ha utilizado un término que se traduce como " compartir energía solar " en japonés . [17] Las instalaciones como los invernaderos fotovoltaicos pueden considerarse sistemas agrovoltaicos.
En Europa, a principios de los años 2000, se construyeron invernaderos fotovoltaicos experimentales, en los que se reemplazó parte del techo del invernadero por paneles solares. En Austria, en 2007 se construyó un pequeño sistema agrovoltaico experimental en campo abierto [19] , al que siguieron dos experimentos en Italia [63 ]. A continuación, se realizaron experimentos en Francia y Alemania [64] .
La agrovoltaica es un método prometedor para intensificar el uso de la tierra en todo el mundo. A continuación se presentan ejemplos de agrovoltaica que se están adoptando en muchos países.
En 2004, Günter Czaloun propuso un sistema de seguimiento fotovoltaico con un sistema de bastidor de cables. El primer prototipo se construyó en Tirol del Sur en 2007 en un área de 0,1 ha. La estructura de cables se encuentra a más de cinco metros por encima de la superficie. En la conferencia Intersolar 2017 en Múnich se presentó un nuevo sistema . Esta tecnología puede ser potencialmente más barata que otros sistemas de campo abierto porque requiere menos acero. [19]
En Bélgica, en 2020, se inició un proyecto piloto que probará si es viable cultivar perales entre paneles solares. [65] En 2021, se instaló un segundo proyecto piloto que prueba cultivos herbáceos en una rotación de cultivos, comparando un sistema bifacial estático y un sistema de seguimiento de un solo eje. [66]
La agrivolática ha comenzado en Canadá. [28] Entre una cuarta parte (fotovoltaica bifacial vertical) y más de una tercera parte (fotovoltaica de seguimiento de un solo eje) de las necesidades de energía eléctrica de Canadá se pueden satisfacer únicamente con agrovoltaica utilizando solo el 1% de las tierras agrícolas actuales. [67] Se necesitan varias políticas para superar las barreras regulatorias en Alberta [68] y Ontario [69] para apoyar el rápido despliegue de la agrivoltaica en Canadá. Se ha formado una organización sin fines de lucro, Agrivoltaics Canada, para mantener la agricultura de los agricultores de Canadá. [70] La Ivey Business School organizó la primera conferencia sobre agrovoltaica en Canadá en 2022. [71] La empresa fotovoltaica canadiense Heliene comercializó fotovoltaica integrada en invernaderos. [72] La Weston Family Foundation financió la agrivoltaica como parte de su Home Grown Innovation Challenge, el primer agrotúnel agrivoltaico de cero neto [73] , [74] que utiliza paneles agrovoltaicos al aire libre para alimentar un cultivo vertical agrícola en un ambiente controlado en interiores . [75] [76]
En 2017 se construyeron en Chile tres sistemas agrofotovoltaicos de 13 kWp. El objetivo de este proyecto, apoyado por la Región Metropolitana de Santiago, fue estudiar las plantas que pueden beneficiarse del sombreado del sistema agrovoltaico. La electricidad producida se utilizó para alimentar instalaciones agrícolas: limpieza, empaque y almacenamiento en frío de la producción agrícola, e incubadoras de huevos. Uno de los sistemas se instaló en una región con muchos cortes de energía. [77]
Las empresas chinas han desarrollado varios GW de plantas de energía solar que combinan la agricultura y la producción de energía solar, ya sean invernaderos fotovoltaicos o instalaciones al aire libre.
Durante 30 años, el Grupo Elion ha estado tratando de combatir la desertificación en la región de Kubuqi. [78] Entre las técnicas utilizadas, se instalaron sistemas agrivoltaicos para proteger los cultivos y producir electricidad. [ cita requerida ] Wan You-Bao recibió una patente en 2007 para un equipo de sistema de sombra para proteger los cultivos en el desierto. Las sombras están equipadas con paneles solares. [79]
En 2017, cerca de Virovitica-Podravina , se instaló una estructura con una central eléctrica de campo abierto de 500 kWp . Los estudios agronómicos cuentan con el apoyo de la Universidad de Osijek y la Escuela de Ingeniería Agrícola de Slatina . La producción de electricidad se utiliza para el sistema de riego y la maquinaria agrícola. En un primer momento, se probarán bajo el dispositivo cultivos que requieren sombra. [ cita requerida ]
En 2014, el Departamento de Agronomía de la Universidad de Aarhus lanzó un proyecto de estudio sobre sistemas agrovoltaicos en huertos frutales. [80] En 2023, la universidad estimó que Europa podría albergar 51 TW de capacidad agrovoltaica, generando 71.500 TWh de electricidad al año (25 veces más que la demanda energética actual). [81]
Desde principios de los años 2000, se construyen invernaderos fotovoltaicos de forma experimental en Francia. La empresa Akuo Energy lleva desarrollando su concepto de agrinergie desde 2007. Sus primeras centrales eléctricas consistían en alternar cultivos y paneles solares. Las nuevas centrales eléctricas son invernaderos. [ cita requerida ] En 2017, la empresa Tenergie comenzó a desplegar invernaderos fotovoltaicos con una arquitectura que difunde la luz para reducir los contrastes entre las bandas de luz y las bandas de sombra creadas por los paneles solares. [82]
Desde 2009, el INRA , el IRSTEA y Sun'R trabajan en el programa Sun'Agri. [83] Un primer prototipo instalado en el campo con paneles fijos se construyó en 2009 en una superficie de 0,1 ha en Montpellier . [84] Otros prototipos con paneles móviles de 1 eje se construyeron en 2014 [84] y 2017. El objetivo de estos estudios es gestionar el microclima recibido por las plantas y producir electricidad, optimizando la posición de los paneles. y estudiar cómo se distribuye la radiación entre los cultivos y los paneles solares. La primera planta agrivoltaica en campo abierto de Sun'R se construyó en la primavera de 2018 en Tresserre en los Pirineos Orientales . Esta planta tiene una capacidad de 2,2 MWp instalada en 4,5 ha de viñedos. Evaluará, a gran escala y en condiciones reales, el rendimiento del sistema Sun'Agri en viñedos. [85]
En 2016, la empresa Agrivolta se especializó en la agrovoltaica. [86] Después de un primer prototipo construido en 2017 en Aix-en-Provence , Agrivolta implementó su sistema en una parcela del Instituto Nacional de Investigación en Horticultura (Astredhor) en Hyères . [87] Agrivolta ganó varios premios de innovación [88] Agrivolta presentó su tecnología en el CES de Las Vegas en 2018. [89]
En 2011, el Instituto Fraunhofer ISE comenzó a investigar la energía solar fotovoltaica. La investigación continúa con el proyecto APV-Resola, que comenzó en 2015 y estaba previsto que finalizara en 2020. En 2016, Hilber Solar (hoy AgroSolar Europe ) [90] iba a construir un primer prototipo de 194,4 kWp en un terreno de 0,5 ha perteneciente a la granja cooperativa Hofgemeinschaft Heggelbach en Herdwangen [91] . A fecha de 2015, la generación de energía fotovoltaica todavía no es económicamente viable en Alemania sin los subsidios gubernamentales FIT [34] . A fecha de 2021, los FIT no están disponibles en Alemania para sistemas agrovoltaicos [59] .
La Universidad Amity de Noida , en el norte de la India, está estudiando proyectos para sitios aislados . [92] Un estudio publicado en 2017 analizó el potencial de la energía agrivoltaica para los viñedos en la India. El sistema agrivoltaico estudiado en este artículo consiste en paneles solares intercalados entre cultivos para limitar el sombreado de las plantas. Este estudio afirmó que el sistema podría aumentar los ingresos (no las ganancias) de los agricultores indios en un área específica en un 1500% (ignorando los costos de inversión). [2] [93]
En diciembre de 2021, Cochin International Airport Limited, con la agricultura agrovoltaica del aeropuerto ampliada a 20 acres, se convirtió en el más grande de su tipo en el país [94]
El Instituto de Investigación MIGAL Galilea (מרכז ידע גליל עליון) [95] es líder en el campo de la agrivoltaica en Israel. [ cita requerida ] El instituto estableció un centro de conocimiento sobre tecnologías agrivoltaicas y dos conferencias anuales de APV en Israel. [96] [97] La conferencia se lleva a cabo en colaboración con muchos organismos distinguidos de Israel y de todo el mundo.
Más allá de las actividades en curso, el Ministerio de Energía ha emitido fondos para docenas de proyectos piloto agrovoltaicos [98] en Israel con el fin de alcanzar los objetivos de la conferencia COP27, y MIGAL ha llevado a cabo muchos de estos proyectos piloto, especialmente porque Israel es el único país que investiga y promueve el campo de la agrovoltaica a escala nacional y con apoyo gubernamental. [99] [100]
En 2009 y 2011 se instalaron sistemas agrovoltaicos con paneles fijos sobre los viñedos. Los experimentos mostraron una ligera disminución del rendimiento y cosechas tardías. [63] [101]
En 2009, la empresa italiana REM TEC desarrolló un sistema de seguimiento solar de dos ejes. En 2011 y 2012, REM TEC construyó varias plantas de energía agrivoltaica de campo abierto de varios MW. [102] [103] [104] Los paneles solares se instalan a 5 m sobre el suelo para operar maquinaria agrícola. La sombra debida a la cubierta de paneles fotovoltaicos se afirma que es inferior al 15%, con el fin de minimizar su efecto sobre los cultivos. La empresa se anuncia como la primera en ofrecer "sistemas automatizados de red de sombreado integrados en la estructura de soporte". [105] REM TEC también ha diseñado un sistema de seguimiento solar de dos ejes integrado en la estructura del invernadero. Según el sitio web de la empresa, el control de la posición de los paneles solares optimizaría el microclima del invernadero. [106]
Más recientemente, la Agencia Nacional Italiana para Nuevas Tecnologías, Energía y Desarrollo Económico Sostenible ( ENEA ) lanzó la red nacional para sistemas agrovoltaicos sostenibles [107] como parte de la misión "Revolución verde y transición ecológica" del Plan Nacional de Recuperación y Resiliencia. Según un estudio realizado por ENEA y la Università Cattolica del Sacro Cuore, los resultados económicos y ambientales de los sistemas agrovoltaicos son similares a los de las plantas fotovoltaicas terrestres. El objetivo de ENEA es aumentar la potencia instalada en 30 GW. Para ENEA, el 0,32% de los campos agrícolas italianos deben estar cubiertos por sistemas fotovoltaicos para alcanzar el 50% de los objetivos del plan energético nacional. [108]
Japón fue el primer país en desarrollar la agrovoltaica de campo abierto cuando en 2004 Akira Nagashima desarrolló una estructura desmontable que probó en varios cultivos. Las estructuras desmontables permiten a los agricultores retirar o mover las instalaciones en función de las rotaciones de cultivos y sus necesidades. [17] Desde entonces se han desarrollado varias instalaciones más grandes con estructuras permanentes y sistemas dinámicos, y con capacidades de varios MW. [20] [109] [110] Una planta de energía de 35 MW, instalada en 54 ha, comenzó a funcionar en 2018. Consiste en paneles a dos metros del suelo en su punto más bajo, montados sobre pilotes de acero en una base de hormigón. La tasa de sombreado de esta planta es superior al 50%, un valor superior al 30% de sombreado que se encuentra habitualmente en los sistemas de Nagashima. Bajo los paneles, los agricultores cultivarán ginseng , ashitaba y cilantro en túneles de plástico; se seleccionó el ginseng porque requiere una forma profunda. Anteriormente, la zona se utilizaba para cultivar césped para campos de golf, pero debido a que el golf se estaba volviendo menos popular en Japón, las tierras de cultivo habían comenzado a abandonarse. [111] En 2013 se licitó una propuesta para construir una planta de energía solar de 480 MW en la isla de Ukujima, parte de la cual sería agrovoltaica. Se suponía que la construcción comenzaría en 2019. [112]
Para obtener el permiso de instalar paneles solares en los cultivos, la ley japonesa exige que los agricultores mantengan al menos el 80% de la producción agrícola. Los agricultores deben retirar los paneles si el municipio descubre que están haciendo sombra a una parte excesiva de las tierras de cultivo. Al mismo tiempo, el gobierno japonés concede elevados subsidios, conocidos como FIT, para la producción local de energía, lo que permite a los propietarios de tierras, utilizando sistemas bastante endebles y ligeros, generar muchos más ingresos con la producción de energía que con la agricultura. [17]
En Malasia, Cypark Resources Berhad (Cypark), el mayor desarrollador de proyectos de energía renovable de Malasia, puso en funcionamiento en 2014 la primera granja solar fotovoltaica integrada para la agricultura (AIPV) de Malasia en Kuala Perlis . La AIPV combina una instalación solar de 1 MW con actividades agrícolas en 5 acres de tierra. La AIPV produce, entre otras cosas, melones, chiles y pepinos que se venden en el mercado local. [ cita requerida ]
Cypark desarrolló posteriormente otras cuatro granjas solares integradas con actividades agrícolas: 6 MW en Kuala Perlis con cría de ovejas y cabras, 425 KW en Pengkalan Hulu con verduras locales, y 4 MW en Jelebu y 11 MW en Tanah Merah con ovejas y cabras. [ cita requerida ]
La Universidad Putra de Malasia , especializada en agronomía , inició en 2015 experimentos en plantaciones de Orthosiphon stamineus , una hierba medicinal a la que se suele denominar té de Java en inglés. Se trata de una estructura fija instalada en una superficie experimental de aproximadamente 0,4 ha. [113]
Portugal es un país con buenas características climáticas de producción solar, en términos financieros, de producción y ambientales. En [3] se presenta un estudio que concluye que combinar la agricultura con sistemas fotovoltaicos puede ser muy beneficioso desde el punto de vista de la producción energética y financiero. A pesar del considerable coste de inversión inicial, el tiempo de recuperación de la inversión no supera los 5 años, utilizando tecnologías tradicionales. Se concluye que la Agri-PV vale más que solo la producción fotovoltaica o solo la producción agrícola, verificado por un índice de equivalencia de tierra (LER) superior a 1. Cuando la fusión es beneficiosa, el valor de LER es superior a 1, lo que demuestra, en términos de producción, que el rendimiento aumentará.
La agrovoltaica es una de las soluciones estudiadas para aumentar la participación de las energías renovables en la combinación energética de Corea. [ cita requerida ] El gobierno de Corea del Sur ha adoptado el Plan 3020 para la política energética, con el objetivo de que el 20% del suministro de energía se base en recursos renovables para 2030, [114] frente al 5% en 2017. [ cita requerida ] En 2019, se estableció la Asociación Agrovoltaica de Corea para promover y desarrollar la industria agrovoltaica de Corea del Sur. [115] SolarFarm.Ltd construyó la primera planta de energía agrovoltaica en Corea del Sur en 2016 y ha producido arroz. [116]
Corea del Sur tiene muy pocas tierras agrícolas en comparación con la mayoría de las naciones. [ cita requerida ] Las leyes nacionales de zonificación, llamadas regulaciones de separación, hicieron ilegal construir granjas solares cerca de carreteras o áreas residenciales, pero significaron que las granjas solares deben instalarse en laderas de montañas que de otro modo serían improductivas, donde eran difíciles de acceder y han sido destruidas durante las tormentas. En 2017, se revisaron las reglas de separación, lo que permitió a los condados formular sus propias regulaciones. Desde entonces, se han instalado varias plantas agrovoltaicas. La expansión de las plantas fotovoltaicas en todo el campo ha enfurecido a los residentes locales e inspirado una serie de protestas, ya que los paneles se consideran una monstruosidad y la gente teme la contaminación por los materiales tóxicos utilizados en los paneles o el peligro de las "ondas electromagnéticas". La resistencia de los lugareños descontentos con la industria ha dado lugar a innumerables batallas legales en todo el país. Kim Chang-han, secretaria ejecutiva de la Asociación Agrovoltaica de Corea, afirma que los problemas en la industria son causados por "noticias falsas". [114]
El Instituto Fraunhofer alemán afirmó en 2021 que el gobierno de Corea del Sur está planeando construir 100.000 sistemas agrovoltaicos en granjas como medida de jubilación para los agricultores. [59]
SolAgra está interesada en el concepto en colaboración con el Departamento de Agronomía de la Universidad de California en Davis . Se está desarrollando una primera planta de energía en 0,4 ha. Se utiliza un área de 2,8 ha como control. Se estudian varios tipos de cultivos: alfalfa , sorgo , lechuga, espinaca, remolacha, zanahorias, acelgas, rábanos, patatas, rúcula , menta, nabos , col rizada, perejil , cilantro, frijoles, guisantes, chalotes y mostaza. [117] También se estudian proyectos para sitios aislados. [118] Las universidades están estudiando el concepto: el proyecto Biosphere 2 en la Universidad de Arizona , [119] el proyecto de la Escuela de Agricultura Stockbridge ( Universidad de Massachusetts en Amherst ). [120] El jardín solar de Jack en Colorado cultiva verduras bajo una matriz de 3.200 paneles solares. [121]
La filial de Shell, Savion, recibió la aprobación en 2024 para su Proyecto Solar Oak Run de 6.050 acres, 1.000 millones de dólares y 800 megavatios en el condado de Madison, Ohio. [6]
Fraunhofer ISE ha implementado su sistema agrivoltaico en una granja de camarones ubicada en la provincia de Bạc Liêu en el delta del Mekong . Según este instituto, los resultados de su proyecto piloto indican que el consumo de agua se ha reducido en un 75%. Su sistema podría ofrecer otros beneficios, como sombra para los trabajadores, así como una temperatura del agua más baja y estable para un mejor crecimiento de los camarones . [122]