Agrovoltaica: agricultura y energía solar para garantizar un futuro sostenible

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Antonio Manuel Echevarría, Ingeniero de Desarrollos Renovables en Cuerva
Escrito el 2 de diciembre de 2023
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La competencia por disponer de grandes extensiones de terreno para producir alimentos y energía ha dado lugar a la agrovoltaica, una solución innovadora y sostenible que combina energía fotovoltaica con agricultura

La población mundial aumentará en 1.000 millones para 2030, y en España, la previsión es que crezca en un millón hasta alcanzar los 49,07 millones de personas. Estas previsiones auguran un futuro ligado a una mayor demanda alimentaria y energética, dos industrias que, si bien es cierto que a priori pueden parecer alejadas, comparten retos y desafíos comunes impuestos por el cambio climático y el aumento de la población. ¿Cómo pueden colaborar la agricultura y la ganadería con el sector energético para satisfacer tanto la demanda eléctrica como las necesidades alimenticias futuras? La respuesta está en el suelo

La expansión de las energías renovables para reemplazar el uso de los combustibles fósiles requiere de grandes extensiones de terreno. Al mismo tiempo, el cambio climático (sequías, lluvias torrenciales, inundaciones, etc.) está reduciendo los espacios dedicados al sector primario. ¿Cuál es el resultado de esto? Una competencia mayor por aprovechar unas tierras cada vez más limitadas.

En este contexto, y para resolver este difícil problema, la combinación de energía fotovoltaica y producción vegetal está comenzando a asentarse como una solución a la hora de satisfacer las necesidades actuales y futuras de producción de energía y alimentos . Con el nombre de agrovoltaica , estos sistemas permiten integrar en una misma superficie cultivos agrícolas junto con sistemas de paneles solares para evitar la competencia por el espacio.

Aunque los orígenes de la agricultura agrovoltaica se remontan a 1981, cuando los alemanes Armin Zastrow y Adolf Goetzberger, fundador del Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar (ISE), dieron sus primeros pasos, ha sido Christophe Dupraz quien ha popularizado este concepto en la última década gracias a sus estudios de rendimiento en los que ha demostrado las ventajas de esta tecnología.

Beneficios de la agrovoltaica

Ya en 2017, con una tecnología fotovoltaica menos desarrollada que la actual, el estudio Increasing the total productivity of a land by combining mobile photovoltaic panels and food crops sobre el rendimiento de los sistemas agrivoltaicos para dos variedades de lechuga durante tres temporadas diferentes, recogía que la combinación de agricultura y paneles fotovoltaicos aumentaba la productividad de la tierra entre un 35% y un 73%*

*Los resultados preliminares en sistemas agrovoltaicos mostraron valores de LER muy por encima de 1 (1,35-1,73), lo que indica que se necesitaría entre un 35 % y un 73% de superficie terrestre adicional para producir la misma cantidad de energía y biomasa en superficies separadas que las producciones observadas en los sistemas agrivoltaicos.

Otros estudios posteriores han superado estas estimaciones, como, por ejemplo, el del Instituto Fraunhofer que constataba que el uso combinado del terreno para la producción agrícola y energética permite aumentar su eficiencia hasta un 186%.

No obstante, estos beneficios no se quedan solo en la generación eléctrica y sus posibilidades de empleo para minimizar la crisis energética. La investigación también demostró que la agrovoltaica mejoraba el rendimiento de los propios cultivos , una afirmación que en los últimos años ha sido confirmada por investigadores de todo el mundo y que puede convertirse también en una opción que, a gran escala, puede superar la crisis alimentaria.

Por otro lado, a grandes rasgos, podemos destacar seis grandes beneficios de la agrovoltaica como apoyo para lograr un futuro sostenible. En lo referente a la producción de cultivos, los paneles fotovoltaicos protegen las plantaciones contra altas temperaturas y condiciones climáticas extremas. En este sentido, pueden ajustar la cantidad óptima de luz que reciben las plantas y evitar que alcancen el denominado punto de saturación, que tiene lugar cuando el sol deja de ser beneficioso para la planta.

En relación con los recursos y la gestión hídrica, los paneles solares utilizados en la agrovoltaica reducen la evaporación de agua disponible (huella hídrica) y aumenta la humedad del suelo, gracias a la sombra que proporcionan, lo que mantiene un nivel de agua óptimo para el cultivo. De este modo, también puede ayudar a que los cultivos crezcan en zonas con climas secos, cálidos y con altos niveles de radiación solar, condiciones en las que de otro modo no crecerían. 

Al tener que utilizar menos plásticos ―incluso suprimirlos― en los invernaderos, se mejora el ecosistema y el medioambiente al reducir la filtración de este material al suelo. Asimismo, la agrovoltaica minimiza la utilización de pesticidas y herbicidas.

Con respecto a los beneficios energéticos, los paneles fotovoltaicos dan a los agricultores y ganaderos una mayor independencia energética al disminuir el consumo de combustibles fósiles en la generación de energía en bombas para riego, iluminación de invernaderos o plantaciones. Además de reducir la huella de carbono, reducen sus gastos con una fuente de energía barata y ayudan a construir un sistema energético descentralizado y resiliente.

Pero, por si todo esto no fuera suficiente, también puede suponer una fuente complementaria de ingresos para agricultores y ganaderos al tener la opción de vender la energía sobrante a la red. Unas ventajas que, en conjunto y según diferentes estudios, se traducen en un incremento del 30% del valor económico de las explotaciones.

La importancia de una buena planificación

Para conseguir todos estos beneficios, un buen proyecto es esencial. ¿Es posible combinar agricultura y fotovoltaica en todos los tipos de suelo? ¿Qué impacto medioambiental tienen las propias infraestructuras solares en el entorno? ¿Son mayores las ventajas o los perjuicios de un proyecto de agrovoltaica? Y, una vez que decidimos apostar por ella, ¿dónde instalamos estos sistemas? ¿En altura sobre el suelo o entre cultivos? ¿En los invernaderos? 

La versatilidad de la agrovoltaica permite integrarla en una amplia variedad de suelos y actividades agropecuarias con una planificación adecuada. Es viable tanto en explotaciones agrícolas como ganaderas ya existentes o en terrenos donde no había una actividad previa. De hecho, existen diferentes iniciativas para construir grandes plantas fotovoltaicas que van a aprovechar el terreno adquirido para generar energía y alimentos al mismo tiempo. Ya sea para el cultivo de frutas u hortalizas, o para el pastoreo o la producción de forraje, estos suelos pueden sumar instalaciones agrovoltaicas para generar energía solar al unísono.

Sin embargo, no existe una receta universal. Cada proyecto requiere de un análisis individual que dependerá de factores como el tipo de suelo y sus propiedades, la disponibilidad de luz solar, la topografía o las necesidades específicas de las actividades agropecuarias. A las propiedades del suelo, también habrá que sumar la oferta hídrica disponible, el sistema de riego existente o las posibilidades de conexión con la red eléctrica.

Es imprescindible la participación de diferentes perfiles profesionales para conseguir un diagnóstico integral que va a determinar la viabilidad técnica y ambiental para, posteriormente, seleccionar el modelo de instalación más adecuado.

En la actualidad, los módulos solares utilizados para la agrovoltaica suelen colocarse de tres formas diferentes: en espacios entre cultivos, sobre pilotes encima de los cultivos y en invernaderos, como elementos de sombreado y climatización. De todos los anteriores, los colocados en altura ofrecen más opciones a los propietarios de las explotaciones, ya que el espacio que queda debajo de las estructuras (habría que pensar en la altura de la maquinaria agrícola) se dedicaría a los propios cultivos o al pastoreo de animales. 

En función del contexto agrario, los responsables técnicos del proyecto generarían las sinergias adecuadas entre agricultura y energía solar fotovoltaica, decidiendo el uso más adecuado de los paneles solares. Proteger los cultivos de fenómenos climáticos, dejar espacio para el pasto de ganado en los terrenos no cultivables e, incluso, utilizar la energía generada para producir agua tanto para cultivos como para consumo humano en las zonas costeras son algunas de las aplicaciones prácticas posibles.

Desafíos de la agrovoltaica a superar para que sea un éxito

La instalación de paneles solares en terrenos agrícolas puede limitar la disponibilidad de tierras para la agricultura. De ahí la importancia de encontrar un balance adecuado entre la generación de energía solar y la producción de alimentos para evitar la competencia por el uso de la tierra. Por ello, como sucede con todas las nuevas tecnologías, la agrovoltaica presenta algunos desafíos que debemos tener en cuenta a la hora de implementarla y poder convertirla en una solución escalable de forma masiva:

  • Normativa y regulación. España, por ejemplo, carece de una normativa específica, a diferencia de otros países como Alemania, Francia o Italia, donde llevan tiempo trabajando en este tipo de instalaciones. Esta ausencia regulatoria dificulta los proyectos de agrovoltaica al generar incertidumbre tanto entre inversores como entre los agricultores.
  • Equilibrio entre generación de energía y producción de alimentos. Los proyectos deben garantizar que los cultivos no se vean afectados negativamente por las instalaciones solares. Tanto si en la superficie existen cultivos previamente como si no lo estaban, el diseño debe contemplar cuáles son los sistemas más adecuados para coexistir con las instalaciones solares. En Alemania, por ejemplo, está establecido que el rendimiento obtenido por la agricultura debe ser superior al obtenido por generación de electricidad.
  • Costes iniciales. La inversión en los sistemas agrovoltaicos es significativa y más elevada que los tradicionales paneles solares. A este capital inicial, hay que sumar los propios costes de mantenimiento y cuidado para garantizar la eficiencia de las placas. Este esfuerzo adicional puede representar un freno para los agricultores que deseen adoptar esta tecnología.
  • Impacto ambiental. Aunque la agrovoltaica es una forma de generar energía de forma sostenible, su implementación puede tener un impacto ambiental y afectar los ecosistemas locales y la biodiversidad. Por ello, es nuclear realizar estudios de impacto ambiental y tomar medidas adecuadas para minimizar cualquier huella negativa. La colaboración entre diferentes perfiles profesionales, como agrónomos o zootécnicos, según la actividad agrícola, como ya exigen en otros países, es imprescindible. 

La implicación del mundo rural en la transición energética

El mundo rural y el sector agrícola juegan un papel esencial en la transición energética que vive el planeta. Teniendo en cuenta que las actividades agrarias representan aproximadamente el 30 % del total de las emisiones de gases de efecto invernadero debido, sobre todo, al uso de fertilizantes químicos, plaguicidas y desechos animales, la agrovoltaica tiene el potencial de generar un impacto positivo tanto en las comunidades locales como en el resto del planeta.

En el ámbito más cercano, la apuesta por esta nueva forma de producir promueve la creación de empleo, contribuye al asentamiento de la población y mejora la seguridad energética de las zonas rurales. El desarrollo, como hemos dicho antes, de un modelo energético descentralizado y distribuido aumenta la resiliencia energética frente al cambio climático, pero también impulsa la adopción de prácticas agrícolas sostenibles, permitiendo incluso la recuperación de cultivos y fomentando, en definitiva, el desarrollo rural.

Con la puesta en marcha de una comunidad energética local (CEL), los sistemas agrovoltaicos podrían reducir los costes de producir energía al aprovechar el espacio ya disponible sin tener que adquirir nuevos terrenos, aumentando, como hemos visto, la eficiencia de los cultivos y mejorando la biodiversidad del entorno.

Sin duda, la agrovoltaica es una tecnología prometedora que, donde se está introduciendo, da buenos resultados. Sin embargo, para su implantación de forma masiva, aún requiere más investigación y desarrollo tecnológico. En este sentido, la mejora de los paneles solares transparentes, la extensión de los modelos bifaciales o la utilización de los eficientes sistemas de seguimiento solar, así como la integración de sistemas de almacenamiento de energía, son algunas de las áreas que afectarán al éxito o fracaso de la agrovoltaica. 

Lo que está claro es que estas tecnologías deben ayudar a la protección del paisaje y del medioambiente, y garantizar el futuro del mundo rural. En estos objetivos, la investigación académica, junto con la aplicación práctica, deberá seguir confirmando que el rendimiento de los cultivos bajo los paneles solares es positivo. Esto ayudará a concienciar a la sociedad de la idoneidad de la agrovoltaica para superar con éxito las crisis energéticas y alimentarias a las que, como ciudadanos, nos enfrentamos. 

Desde Cuerva, nos fijamos el objetivo de conseguir un futuro más sostenible y respetuoso con el medioambiente. Una visión que forma parte de nuestro ADN y que nos anima a llevar energía limpia a todos los rincones, favoreciendo el progreso tanto de las comunidades rurales como de la sociedad en general y facilitando un abastecimiento energético fiable, eficaz, eficiente, sostenible y económico.

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Sobre el autor

Antonio Manuel Echevarría, Ingeniero de Desarrollos Renovables en Cuerva
Antonio Manuel Echevarría se incorporó al equipo de Cuerva en 2022. Licenciado en Ingeniería Industrial por la Universidad de Jaén, forma parte del departamento de Desarrollos Renovables en Cuerva, en calidad de Ingeniero de desarrollos. Con experiencia previa en ingeniería de detalle, tramitación y puesta en marcha de instalaciones fotovoltaicas, en Cuerva aporta sus conocimientos técnicos para el diseño, optimización y tramitación de nuevos activos renovables para la compañía.
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