Dr. Gerardo Arancibia Moreno. Consultor, especialista en eficiencia energética y energías renovables.

El terreno es un recurso limitado, y hay que elegir bien a qué fin se dedica. La agricultura cubre una necesidad fundamental como es la alimentación, y es en nuestro país particularmente importante, por lo que gran parte de la superficie está ocupada por una amplia variedad de cultivos altamente productivos.

Por otro lado la emergencia climática y la sostenibilidad de los procesos productivos, entre otros motivos, están impulsando la transición hacia un nuevo modelo energético en el que la generación eléctrica mediante sistemas fotovoltaicos tiene un papel primordial.

Desde el punto de vista del aprovechamiento del espacio (y por otros motivos), las cubiertas de los edificios son a menudo ideales para ese fin, pero el reto del clima nos obliga a instalar tanta potencia (39 GW en 2030 según el PNIEC) que una buena parte deberá desplegarse sobre suelo, como ya viene ocurriendo.

El Chile y América Latina en general, disponemos de superficie abundante, y sucederá muchas veces que un terreno de uso agrícola sea también adecuado para la generación fotovoltaica. Estamos viendo casos de abandono de cultivos por ese motivo. Se trataría de evitarlo, haciendo compatibles ambas actividades. Es lo que ha dado en llamarse ‘Agrivoltaica’.

Esta compatibilidad puede no solo incrementar el rendimiento total de un espacio por mera agregación, sino que puede incluso ocurrir que una oportuna elección de los tipos de cultivo y de sus configuraciones y de las de las instalaciones, en función del suelo, la ubicación y el clima, mejore la propia producción agrícola.

CRITERIOS DE INTEGRACIÓN PARA LA AGRIVOLTAICA

Normalmente se llama Agrivoltaica a montar una instalación fotovoltaica, en principio fija, en el mismo terreno que un cultivo existente. Se trata de que la instalación no dificulte las tareas agrícolas y ocupe el mínimo suelo posible, y de que llegue la luz suficiente (directa del sol y/o difusa) tanto a los paneles como a las plantas. Todo ello puede requerir una estructura más elevada y una densidad fotovoltaica menor que si no hubiera cultivos. Es por esto que cada proyecto debe tener un estudio previo.

Se puede empezar mencionando soluciones muy obvias, pero que no por ello son menos interesantes. Por ejemplo montar paneles en la cubierta de un invernadero, como si se tratase de una nave industrial. También aquí hay que ajustar la densidad de paneles según la luz que necesiten las plantas.

Otro ejemplo básico es dejar pastar a las ovejas entre los paneles de un parque solar normal, evitando de paso el crecimiento indeseado de la hierba sin tener que usar herbicidas (y dando refugio al ganado frente al calor y la lluvia). Por cierto, se ha comprobado que en ambientes semi-áridos la hierba así crece más.

En general, los paneles pueden proporcionar protección contra excesos de insolación, contra el granizo, heladas y mantenimiento de la humedad. Además, por ejemplo, la estructura de la instalación FV puede servir a la vez como soporte de redes anti-pájaros.

La menor insolación puede disminuir el rendimiento del cultivo o aumentarlo, o puede retrasar su maduración. Los paneles pueden alterar la distribución del agua de lluvia en el suelo, menos homogénea, pero con menor evapotranspiración.

En algunos casos hay que adaptar la estructura soporte de los módulos para no dificultar la mecanización.

Existen estructuras especiales de soporte de módulos fotovoltaicos para ello, donde se colocan las placas al menos a 3 metros de altura y dejando espacios entre ellos o entre filas. Esto garantiza que les llegue suficiente luz y lluvia a los cultivos. También dependiendo del cultivo se pueden utilizar módulos fotovoltaicos placas cristal – cristal que dejan pasar bastante luz a través de ella al tener el Fondo de cristal. También pueden ser semi-transparentes. Además los protegen de granizo, heladas o del Sol muy fuerte. Si el cultivo lo permite, es como implementar un invernadero abierto por los 4 lados y con espacios abiertos en la cubierta fotovoltaica.

Se trataría de minimizar los efectos negativos. Pero estos podrían hasta convertirse en positivos si se introdujeran medidas novedosas, o eligiendo otros cultivos. Es en este terreno donde más hace falta investigar y experimentar, por ejemplo con especies vegetales más propicias a la sombra, con dos especies en filas alternadas, determinando la separación entre paneles que proporciona el equilibrio óptimo de insolación entre ambas actividades, etc.

Y obviamente otra forma de sofisticación más elaborada, aunque más cara pero eléctricamente más productiva, consiste en que los paneles sean orientables, de un eje o mejor de dos, preferiblemente bajo el control de sistemas informáticos que no solo permitan maximizar la producción FV sino también adaptarse a las necesidades de las plantas en función de las condiciones meteorológicas, por ejemplo.

EJEMPLOS REALES EN LA AGRIVOLTAICA

Ejemplos hay muchos, y los que se muestran a continuación, no necesariamente se pretende que sirvan para el nuestro, sino como una forma de abrir vías para su implementación.

Árboles frutales: Hay varios ejemplos de explotaciones que se han cubierto con estructuras elevadas con paneles fotovoltaicos. Una con albaricoqueros ha mostrado beneficios y perjuicios: menor necesidad de riego, protección contra el exceso de sol, contra el granizo y fitosanitaria; pero menor producción, algo menor graduación de azúcar, sensibilidad de la fruta al sol y dificultad de mecanización. En conjunto con la venta de energía se estima una mejora de ingresos de un 20%.

Otras explotaciones con manzanos y con cítricos ofrecen menos datos. Una plantación de kiwis en invernaderos fotovoltaicos informa de notables mejoras en el rendimiento de la fruta, pero señala motivos no relacionados con la componente energética.

Viveros: Se hace referencia también a viveros situados en invernaderos, con las consiguientes ventajas, pero sin entrar en cómo influye que en las cubiertas haya fotovoltaica.

Horticultura: Una instalación experimental del INRA, institución pública francesa, donde se estudian los rendimientos de lechugas según la densidad de paneles, con reducciones de rendimiento entre ligeras y moderadas. Las plantas adaptan su forma de crecer con menos sol.

También se ven los resultados de una comparativa entre con y sin FV en una plantación de patatas en Alemania, con rendimientos similares o algo inferiores, según la meteorología del año.

Trigo: Similares conclusiones se comentan para explotaciones de trigo en Italia y en Alemania.

Maíz: Esta vez en el Japón, se trata otra comparación entre sin FV, con poca FV y con mucha. Estando el maíz reconocido como poco tolerante a las sombras, el rendimiento con baja densidad FV se incrementa algo, y algo se reduce con alta densidad.

Viñedos: Un estudio experimental comparativo con participación del INRA de Francia y donde la inclinación de los paneles es regulable, se observó en 2019 que la zona de sombra dio más fruto, al estar más protegida de los fuertes calores de ese verano en esa zona, aunque las conclusiones completas no se esperan hasta 2021.

Otra plantación, está con paneles orientables, ha aumentado su producción, aunque aquí se señala que el grado de alcohol ha bajado en un grado.

Otros ejemplos: Otros proyectos en curos como cultivos de champiñón en Japón, de arándanos en EE UU y de girasol en EE UU y en España, en grandes extensiones están a la espera de evaluación hasta el 2021. En otras fuentes se hace referencia también a cultivar con éxito ágave aprovechando la poca agua de lavar los paneles en un desierto americano. O a duplicar la cosecha de tomates cherry, ahorrando agua, también en EE UU, en un proyecto desarrollado en Arizona por el NREL.

INSTALACIONES MÓVILES INTELIGENTES

Como se indicó antes, un salto en materia de sofisticación se da con paneles móviles, sobre todo si el control de su movilidad no se limita al clásico seguimiento del sol para maximizar la generación eléctrica sino que permite definir consignas de adaptación a las necesidades de las plantas para, por ejemplo, hacer que sean estas las que reciban el máximo de luz (aun a costa de producir menos vatios) o, al revés, minimizar su exposición a un exceso de sol, al granizo o a la helada.

Un ejemplo comercial avanzado incluye paneles bifaciales, de inclinación variable entre -90º y 90º (pasando por la horizontal y por la posibilidad de evitar toda sombra). Presume de un completo software de gestión que tiene en cuenta las características del cultivo en cuestión, modelos de comportamiento hídrico, las previsiones meteorológicas, la información de sensores, etc.

Hay un gran potencial de aprovechamiento conjunto del suelo y del sol en la producción combinada agrícola y fotovoltaica, desde soluciones sencillas hasta mucho campo para investigar soluciones más potentes e innovadoras.

Lo más frecuente será sumar la fotovoltaica a suelos agrícolas existentes, aunque también se podrá hacer al revés, o promover complejos mixtos desde cero.

Se considera fundamental desarrollar estas posibilidades, tanto mediante campañas informativas como a través de la investigación y la experimentación desde instituciones públicas o la colaboración público-privada. Sin excluir ayudas para financiar proyectos.

Por otra parte es de esperar que las superficies involucradas serán la mayoría de tamaño medio, no muy grandes (que requieren maquinaria agrícola más pesada). Esto, unido a que muchas veces la electricidad producida estará destinada al autoconsumo, convertirá la Agrivoltaica en una solución óptima del nuevo modelo energético. De hecho, las campañas de promoción que se hagan en el ámbito rural.