Agricultura agrovoltaica o agrofotovoltaica

agricultura-fotovoltaica
Fuente: Colaje Imágenes Google

Pues va a ser que sí, se propone un nuevo sistema de manejo de suelos que incluye la producción de biomasa, y más concretamente la producción de alimentos, a la par que la de energía solar. Ahora bien, para empezar,  la iniciativa no es tan novedosa como vociferan las noticias de prensa en agosto de 2019. Pues va a ser que no, como podréis leer en varias notas de prensa que os incluyo abajo, tanto en español-castellano como en suajili. ¿Responderá a las expectativas que insinúan los plumillas, que suelen exagerar, cuando no mal interpretar todo? Presumo que no. Cuando las buenas nuevas las ofrecen las empresas tecnológicas, debemos siempre tener en cuenta que el objetivo de aquellas es vender, que no garantizar nuestro futuro ya sea alimentario o energético. Y este resulta ser el caso. ¡Vean la primera noticia procedente de Chile!, en la que tal sistema se presenta rodeado de un mar de bendiciones caídas del cielo. ¡No, no y no!. Eso sí, podréis observar cómo se muestran distintas modalidades o variantes, algunas más interesantes que otras. Me resulta difícil generalizar algunos comentarios a tanta variedad, ya que aunque no lo parezca, podréis comprobarlo por vosotros mismos al leer las mentadas notas de prensa.

Ya sabemos que a las tradicionales granjas para la producción de alimentos, se les suman las denominadas granjas o huertos solares. El paisaje en España comienza a transformarse tanto con la inmensa siembra de paneles solares, como para que un ciudadano que los visionara hace 40 o 50 años atrás, enmudeciera creyendo que nos han invadido los extraterrestres. Incluso en algunos pueblos del interior de España se lamentan de que tal fealdad afecta negativamente (espanta) al turismo rural, afectando de paso a la vida de ciertos animales silvestres.  Mejor los molinos de Viento de Don Quijote, más armónicos con su entorno y productores de energía renovables. Pero a lo que vamos.

La idea básica estriba en  cultivar vegetales debajo de paneles solares en territorios con exceso de insolación y déficit hídrico. Por un lado, esos paneles dan sombra a la “cosecha”, paliando parcialmente el estrés ocasionado por tanta radiación y disminuyendo la evapotranspiración del sistema suelo-planta. Según las noticias que abajo os exponemos, tal hecho por sí solo no afecta negativamente al rendimiento de la producción, pudiendo incluso aumentarla.  Pero hay más, mucho más. Los paneles solares  necesitan agua cuando se calientan en exceso y también para su mantenimiento. Tal tesoro en un medio árido, semiárido o mediterráneo, es finalmente recogido por el suelo que se lo ofrece a la planta para su crecimiento. Y de tal modo, con la misma cantidad, obtenemos energía solar y biomasa vegetal (que en alguna noticia ya se relaciona con especies aptas para la producción de biocombustibles). En principio, no resulta ser una mala idea, al margen del deterioro estético del paisaje. En alguna nota de prensa se nos informa que debe cambiarse, de algún modo, el diseño y disposición de las placas aunque tal hecho no adolece de dificultades tecnológicas dignas de mención.

Personalmente no me queda muy claro como consolidar todo el sistema con la misma extensión de suelo utilizada para la producción alimentaria, como podréis leer. Pero hay varias modalidades y reitero que, a día de hoy, me resulta difícil extraer conclusiones concretas. A pesar de ello, sí se me antoja interesante utilizar este sistema en los cultivos de invernadero bajo plástico. Los más asiduos a esta bitácora os acordaréis de los post que dedicamos a los mares de plástico, invernaderos  que deterioran el paisaje del SE de la península Ibérica, pero que son una bendición para sus propietarios y la producción agraria del país. Ahora bien, en otros lares con idénticas condiciones ambientales, la propia energía solar obtenida por los paneles serviría para acondicionar el sistema y ahorrar más agua. Añadamos aquí que, este tipo de cultivos de invernadero más modernizados reciclan ya de por si parte del agua que se les proporciona, para lo cual requieren energía.  En estos casos, y por la autonomía que se le puede otorgar a tales huertos eco-solares podría ser una solución interesante, como para incrementar sobremanera la producción de las cosechas. Empero aquí especulo. Prefiero que leáis por vosotros mismos el material que os proporciono abajo, eso sí, con espíritu crítico, ya que se trata, se quiera o no, de marketing con aval político.-empresarial.   ¡amen!.

Juan José Ibáñez

Continúa………….

El primer proyecto de agrofotovoltaica en América Latina está en Chile

Fraunhofer Chile presentó los beneficios de combinar energía solar y agricultura: se ha instalado 3 plantas fotovoltaicas sobre cultivos agrícolas de la Región Metropolitana con el fin de contribuir al uso eficiente del suelo, la estabilidad en el suministro de energía, la incorporación de tecnologías inteligentes y la reducción en la huella de carbono de los productos agrícolas.

noviembre 30, 2017 Pilar Sánchez Molina

Marnix Doorn, gerente de desarrollo de negocios del Centro de Biotecnología de Sistemas de Fraunhofer Chile Research afirmó que, si bien la instalación de paneles fotovoltaicos genera sombra, los cultivos agrícolas típicos no se ven afectados de manera considerable. “El aumento de la humedad bajo los paneles puede ser un factor positivo, ya que podría disminuir la pérdida de agua presente en el suelo”.

La agrofotovoltaica aumenta la competitividad del sector hortofrutícola, ya que permite aprovechar el alto nivel de radiación solar existente en la Región Metropolitana, incorporando energías renovables en el suministro eléctrico rural, sin alterar el uso de tierra para producción agrícola ni generar pérdidas de terrenos cultivables”, explicó Marco Vaccarezza, gerente de desarrollo de negocios del Centro de Tecnologías para Energía Solar de Fraunhofer Chile Research

AGROVOLTAICA: LAS VENTAJAS DE UNIR AGRICULTURA CON PANELES SOLARES

Los invernaderos solares, el futuro de la energía agrovoltaica

La energía solar en los desiertos necesita grandes cantidades de tierra disponible para su instalación y de agua para su mantenimiento y limpieza. Paralelamente, la generación de alimentos y biocombustibles cuentan con problemas como la emisión de gases nocivos y una extensiva degeneración de los extensos terrenos requeridos para cultivar, pero ¿Y si se pudiera solucionar todos estos problemas de una sola forma? Pues investigadores de la Universidad de Stanford han puesto paneles solares sobre cultivos de plantas de ágave (utilizada para producir etanol) y han creado una combinación exitosa.

La idea de la “agrovoltaica”, o la unión entre energía solar y agricultura no es una idea nueva. Es una idea que concuerda, al menos parcialmente, con el disgusto contemporáneo ante los monocultivos, o cultivar un solo producto en enormes extensiones de tierra para el consumo masivo. Por eso, en lugar de hacer “florecer” solamente paneles solares en un terreno ¿No sería bueno usar los espacios intermedios y bajos para que también crezcan plantas? Hay proyectos que han tratado esta unión en Francia y en Fukushima, donde se creó una villa que tiene cultivos debajo de paneles solares. También, se han desarrollado experimentos a pequeña escala en la Universidad de Massachusetts y en instalaciones solares en Wisconsin.

 Sin embargo, parecía poco probable que la idea de cultivar en los áridos terrenos utilizados para la instalación de paneles solares tuviera alguna base sólida sobre la que cimentarse, pero el equipo de Stanford, dirigido por el investigador Sujith Ravi, se dio cuenta que el agua necesaria para el mantenimiento de los paneles solares podía hacer del desierto un lugar más amigable para la agricultura. Para probar su idea escogieron plantas de ágave, una fuente para biocombustibles que ha probado ser muy resistente a climas secos y que requiere un consumo mínimo de agua para sobrevivir.

 Encontraron que al combinar paneles solares con la producción de ágave, un área determinada puede generar más energía con la misma cantidad de agua que si se utilizaran solo paneles. El estudio, publicado en la revista Environmental Science & Technology, mostró que solo serían necesarios 0.42 litros de agua para producir 1 Megajulio de energía.

 “Esto podría derivar en una situación de ganancia neta”, afirmó Ravi en una nota de prensa. “El agua ya es un recurso limitado en muchas áreas y su acceso estará aún más restringido en el futuro. Este enfoque nos permitirá producir energía y alimentos con la misma cantidad de agua.”

 La unión entre el ágave y la energía solar es especialmente atractiva por dos razones. Primero, debido a que las plantas de ágave requieren más o menos la misma cantidad de agua que se necesita para mantener limpios los paneles solares, es posible utilizar el agua que gotea desde un recientemente limpio panel para alimentar las plantas. Segundo, un estudio de 2011 indicó que el ágave, de donde también nace el tequila, se comportó tan bien e incluso mejor que el maíz, la caña de azúcar y el pasto varilla en términos de emisiones de gases de efecto invernadero y otros parámetros.

 Aparte de plantar alimentos debajo de paneles solares existentes, hay otras formas de combinar la energía solar con las plantas. En un reporte sobre el tema, el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de Estados Unidos motivó a los granjeros a considerar la localización de paneles solares en partes inutilizadas o sub-utilizadas de sus granjas. Sólo en Colorado, estos sitios podrían generar la electricidad suficiente para suplir las necesidades del estado.

 Lo único es esperar para ver nuevos desarrollos, pero no hay duda que la agricultura y la energía solar deben convertirse en mejores amigos en el futuro para poder resolver los problemas ambientales derivados de ambas industrias.

Agrivoltaic según Wikipedia en inglés

Traducción de la definición por este bloguero

La agricultura agrovoltaica (Grivoltaics) trata de utilizar en el mismo enclave y simultáneamente la producción agraria y la obtención de energía  tierra Esta técnica fue concebida originalmente por Adolf Goetzberger y Armin Zastrow en 1981. [2] La coexistencia de paneles solares y cultivos implica un intercambio de luz entre estos dos tipos de producción. Este tipo de manejo se ha implementado masivamente en Japón desde 2004 y luego, extendiéndose luego por Asia y Europa. Varios cultivos pueden beneficiarse de estos sistemas, incluida la producción de fruta.

Solar panels cast shade on agriculture in a good way
by Staff Writers
Washington DC (SPX) Jul 31, 2019

Imagine you are a farmer struggling to keep up with production demands because of the increasingly stressful climate. Or perhaps you are a producer of renewable energy struggling with dramatic heat and weather. With increasing temperatures, solar panels get too hot to function properly, and crops demand more water, problems that are exacerbated by drought and climate conditions.

Greg Barron-Gafford, associate professor at the University of Arizona, shows that combining these two systems – solar panel (photovoltaic) infrastructure and agriculture – can create a mutually beneficial relationship. This practice of co-locating the two by planting crops under the shade of solar panels is called.

“In an agrivoltaic system,” Barron-Gafford says, “the environment under the panels is much cooler in the summer and stays warmer in the winters. This not only lessens rates of evaporation of irrigation waters in the summer, but it also means that plants don’t get as stressed out.” Crops that grow under lower drought stress require less water, and because they don’t wilt as easily midday due to heat, they are able to photosynthesize longer and grow more efficiently.

Imagine que es un agricultor que lucha por mantenerse al día con las demandas de producción debido al clima cada vez más estresante. O tal vez eres un productor de energía renovable que lucha con el calor y el clima dramáticos. Con el aumento de las temperaturas, los paneles solares se calientan demasiado para funcionar correctamente, y los cultivos demandan más agua, problemas que se ven exacerbados por la sequía y las condiciones climáticas.

Greg Barron-Gafford, profesor asociado de la Universidad de Arizona, muestra que la combinación de estos dos sistemas (infraestructura de paneles solares fotovoltaicos y agricultura) pueden crear una relación mutuamente beneficiosa. Esta práctica de co-ubicar a los dos plantando cultivos bajo la sombra de paneles solares se llama….

“En un sistema agrivoltaico”, dice Barron-Gafford, “el ambiente debajo de los paneles es mucho más fresco en el verano y se mantiene más cálido en los inviernos. Esto no solo disminuye las tasas de evaporación de las aguas de riego en el verano, sino que también significa que las plantas no se estresan tanto “. Los cultivos que crecen bajo un menor estrés por sequía requieren menos agua, y debido a que no se marchitan tan fácilmente al mediodía debido al calor, pueden fotosintetizar durante más tiempo y crecer y de forma más eficiente.

In the southwestern US, there is an overabundance of sunlight, and the primary means of installing solar panels is to pack them densely into a site. Barron-Gafford’s study on the benefits of agrivoltaics does not change that density, but simply elevates the panels so the crops are growing in nearly full shade. “What’s super interesting,” he explains, “is that we can cut back about 75% of the direct sunlight hitting the plants, but there is still so much diffuse light that makes it under the panels that the plants grow really well.”

Barron-Gafford and his team work with farmers through the university’s extension office, as well as with community farm colleagues in the Tucson area, in designing the test plots. The current agrivoltaic trials cover about 165 square meters, but larger installations on working farms are being developed in the coming year. They also work closely with the Department of Energy’s National Renewable Energy Lab (NREL) to work towards consistency in developing plans of co-location installations.

The farmers help the researchers decide on test crops as well. Every spring and fall they grow beans, tomatoes, and a couple of types of peppers. They grow high-value herbs and spices, showing the potential additional profits that can come from intentionally selecting crops that might not otherwise grow well in typical conditions, but that can now grow well in the shade of solar panels.

They also work with leafy greens like lettuces, chards, and kale, which seem to grow better in this system. Plants in high-light environments tend to have smaller leaves – an adaptation for not capturing too much sunlight and overwhelming the photosynthesis system.

Plants in low-light environments grow larger leaves to spread out the light-capturing chlorophyll that let plants change light to energy. The researchers are seeing that in their trials: basil plants produce larger leaves, kale leaves are longer and wider, and chard leaves are larger. This is key for these crops because farmers harvest the leafy parts of these plants.

The solar panels themselves also benefit from the co-location. In places where it is above 75 degrees Fahrenheit when sunny, solar panels begin under-performing because they become too hot. The evaporation of water from the crops creates localized cooling, which reduces heat stress on the panels overhead and boosts their performance. In short, it is a win-win-win at the food-water-energy nexus.

When it comes time to harvest the crops, it is actually not a big hassle, explains Barron-Gafford, as farmers can use much of the same equipment. “We raised the panels so that they were about 3 meters (10 feet) off the ground on the low end so that typical tractors could access the site. This is was the first thing that farmers in the area said would have to be in place for them to consider any kind of adoption of an agrivoltaic system.”

The primary drawback of an agrivoltaic system is the cost of extra steel to elevate the panels, but Barron-Gafford believes increases in the yield of food products and savings in water would offset this extra investment. “I think the primary reason more producers aren’t using this system yet is lack of awareness or uncertainty about its potential,” he states.

Now with evidence of the benefits of this relationship between agriculture and photovoltaics, the team is looking for even more efficient ways to co-locate. For instance, they want to experiment with solar panels that can be moved to completely vertical positions, allowing tractors to move through the rows of panels to get to the soil and crops without having to elevate the panels at all.

That said, Barron-Gafford states that farmers do not need to wait for such future plans to adopt this practice, and neither do solar companies. To profit from agrivoltaics right now, they do not need to do anything more than elevate the masts that hold the rows of panels.

“That is part of what makes this current work so exciting,” he adds, “a small change in planning can yield a ton of great benefits!”

Installing solar panels on agricultural lands maximizes their efficiency

by Staff Writers; Corvallis OR (SPX) Aug 09, 2019

The most productive places on Earth for solar power are farmlands, according to an Oregon State University study.

The study, published in the journal Scientific Reports, finds that if less than 1% of agricultural land was converted to solar panels, it would be sufficient to fulfill global electric energy demand. The concept of co-developing the same area of land for both solar photovoltaic power and conventional agriculture is known as agrivoltaics.

“Our results indicate that there’s a huge potential for solar and agriculture to work together to provide reliable energy,” said corresponding author Chad Higgins, an associate professor in OSU’s College of Agricultural Sciences. “There’s an old adage that agriculture can overproduce anything. That’s what we found in electricity, too. It turns out that 8,000 years ago, farmers found the best places to harvest solar energy on Earth.”

The results have implications for the current practice of constructing large solar arrays in deserts, Higgins said.

“Solar panels are finicky,” he said. “Their efficiency drops the hotter the panels get. That barren land is hotter. Their productivity is less than what it could be per acre.”

For their study, OSU researchers analyzed power production data collected by Tesla, which has installed five large grid-tied, ground-mounted solar electric arrays on agricultural lands owned by Oregon State. Specifically, the team looked at data collected every 15 minutes at the 35th Street Solar Array installed in 2013 on the west side of OSU’s Corvallis campus.

The researchers synchronized the Tesla information with data collected by microclimate research stations they installed at the array that recorded mean air temperature, relative humidity, wind speed, wind direction, soil moisture and incoming solar energy.

Based on those results, Elnaz Hassanpour Adeh, a recent Ph.D. graduate from OSU’s water resources engineering program and co-author on the study, developed a model for photovoltaic efficiency as a function of air temperature, wind speed and relative humidity.

“We found that when it’s cool outside the efficiency gets better,” Higgins said. “If it’s hot the efficiency gets worse. When it is dead calm the efficiency is worse, but some wind makes it better. As the conditions became more humid, the panels did worse. Solar panels are just like people and the weather, they are happier when it’s cool and breezy and dry.”

Using global maps made from satellite images, Adeh then applied that model worldwide, spanning 17 classes of globally accepted land cover, including classes such as croplands, mixed forests, urban and savanna. The classes were then ranked from best (croplands) to worst (snow/ice) in terms of where a solar panel would be most productive.

The model was then re-evaluated to assess the agrivoltaic potential to meet projected global electric energy demand that has been determined by the World Bank.

Higgins and Adeh previously published research that shows that solar panels increase agricultural production on dry, unirrigated farmland. Those results indicated that locating solar panels on pasture or agricultural fields could increase crop yields.

Research paper

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