La Universidad de Jaén desarrolla dos prototipos agrivoltaicos que regulan el paso de la luz y buscan compatibilizar la producción agrícola con la generación eléctrica
Redactor: Camila Herrera R.
Editor: Eduardo Schmitz
Investigadores de la Universidad de Jaén, en España, desarrollaron prototipos de paneles solares traslúcidos concebidos para compartir una misma superficie con cultivos agrícolas. Las tecnologías RearCPVbif y WiT-CPV buscan producir electricidad sin generar la sombra continua característica de los módulos fotovoltaicos convencionales.
El trabajo corresponde al grupo Advances in PhotoVoltaic Technology, AdPVTech, coordinado por el investigador Eduardo F. Fernández. Su objetivo es resolver uno de los principales desafíos de la agrivoltaica: distribuir la radiación solar entre las células fotovoltaicas y las plantas sin comprometer excesivamente la generación energética ni el desarrollo de los cultivos.
Los dispositivos todavía son prototipos y no se encuentran disponibles comercialmente. Sin embargo, sus diseños aportan alternativas tecnológicas para avanzar hacia instalaciones solares capaces de conservar la actividad agropecuaria en terrenos donde actualmente compiten la producción de alimentos y la generación de energía.
La sombra desigual limita los sistemas agrivoltaicos actuales
Los paneles fotovoltaicos convencionales son opacos y proyectan sombras definidas sobre el terreno. Esta característica puede reducir la radiación disponible para las plantas y ocasionar diferencias de crecimiento cuando unas zonas del cultivo reciben luz directa y otras permanecen cubiertas durante periodos prolongados.
La tecnología dominante utiliza células de silicio y alcanza una eficiencia promedio cercana al 20 %. Una de las soluciones empleadas para obtener módulos semitransparentes consiste en separar las células como si formaran un tablero de ajedrez, dejando espacios por los que atraviesa la radiación.
Con esa configuración, la eficiencia puede caer hasta alrededor del 15 % y la luz no se distribuye uniformemente sobre las plantas. Otra alternativa consiste en reducir o ajustar el espesor del material semiconductor, aunque su eficiencia puede situarse por debajo del 10 % y presenta mayores dificultades técnicas.
La búsqueda de configuraciones más equilibradas cobra importancia ante la expansión de instalaciones energéticas sobre superficies rurales. El debate también aparece en proyectos donde grandes parques solares ocupan terrenos agrícolas y obligan a evaluar sus consecuencias productivas, económicas y territoriales.
RearCPVbif combina células bifaciales y concentradores
El primer prototipo presentado por el equipo español se denomina RearCPVbif. El módulo utiliza células de silicio bifaciales, capaces de captar radiación tanto por su cara frontal como por la posterior.
En la parte delantera, las células están separadas para permitir que una proporción de la luz alcance el cultivo. En la cara posterior, el equipo incorporó lentes concentradoras que aprovechan el albedo, es decir, la radiación reflejada por el suelo, y la dirigen nuevamente hacia las células.
Los concentradores también funcionan como difusores. De esta manera, el módulo pretende distribuir de forma más homogénea la luz que atraviesa su superficie y reducir el efecto de las franjas alternadas de sol y sombra sobre las plantas.
Según los resultados descritos por el grupo, RearCPVbif mejora entre un 20 % y un 60 % la eficiencia de los módulos semitransparentes de silicio con células interespaciadas utilizados como referencia. Los investigadores establecieron una transparencia aproximada del 60 % para su diseño, aunque indican que esta proporción puede modificarse según las necesidades del cultivo.
Ese ajuste resulta relevante porque no todas las especies responden de la misma manera a la sombra parcial. La cantidad de radiación que debe atravesar el panel dependerá del cultivo, el clima, la etapa de desarrollo y los objetivos productivos de cada explotación.
WiT-CPV regula la transparencia mientras sigue al sol
El prototipo más reciente, denominado WiT-CPV, adopta una configuración distinta. Emplea lentes de alta concentración que multiplican hasta 100 veces la radiación captada y la focalizan sobre una pequeña célula de silicio de alta eficiencia.
La célula se desplaza para seguir la trayectoria solar, lo que permite modificar el nivel de transparencia del módulo durante el día. El sistema puede dirigir una parte de la radiación hacia la generación eléctrica y dejar pasar otra hacia las plantas de acuerdo con la posición del sol.
Eduardo F. Fernández señaló que el diseño alcanza una eficiencia cercana al doble de la tecnología utilizada actualmente como referencia por el proyecto. El investigador lo considera el prototipo más prometedor del grupo, aunque será necesario continuar con su evaluación antes de determinar su viabilidad industrial y económica.
La posibilidad de regular dinámicamente el paso de la luz introduce una nueva herramienta para la agricultura de precisión. En lugar de mantener una sombra fija, una instalación futura podría ajustar su comportamiento a las condiciones meteorológicas, la época del año o las necesidades lumínicas del cultivo.
Ensayos con olivos y cultivos hortofrutícolas en Jaén
El equipo AdPVTech también estudia los efectos agrícolas de la cobertura fotovoltaica. En Navas de San Juan, localidad de la provincia de Jaén, mantiene un olivar experimental donde cada árbol está protegido por un panel solar convencional.
Florencia Almonacid, profesora e integrante del grupo, explicó que los olivos situados bajo los paneles mostraron una mayor producción durante las observaciones realizadas por el equipo, atribuida a la protección recibida frente a las condiciones del verano. El grupo también trabaja con cultivos hortofrutícolas, especialmente tomates, debido a su importancia económica en el área mediterránea.
La cobertura parcial puede disminuir la evapotranspiración, ayudar a conservar la humedad del suelo y proporcionar protección frente al calor, el granizo u otros factores ambientales. Estos efectos, sin embargo, dependen de la especie cultivada, la densidad de los paneles, la disponibilidad de agua y las condiciones locales.
Otras experiencias internacionales exploran distintas formas de compatibilizar el aprovechamiento agropecuario y la infraestructura energética. En el Reino Unido, por ejemplo, el pastoreo de ovejas entre paneles solares se utiliza para controlar la vegetación y mantener una función ganadera dentro de las plantas fotovoltaicas.
En China, un proyecto de gran escala mostró que los paneles solares y el pastoreo pueden modificar el uso productivo de terrenos desertificados. Estas experiencias no son directamente equivalentes a los módulos traslúcidos españoles, pero reflejan la diversidad de soluciones que se agrupan bajo el concepto de agrivoltaica.
Del prototipo experimental a una aplicación agrícola real
El grupo de la Universidad de Jaén estudia la posible incorporación futura de sus módulos semitransparentes en invernaderos. Esta aplicación permitiría integrar la generación eléctrica en estructuras agrícolas que ya necesitan gestionar cuidadosamente la entrada de radiación.
Para llegar al mercado, los prototipos deberán demostrar durabilidad, seguridad, facilidad de mantenimiento y un coste competitivo. También será necesario verificar su comportamiento durante ciclos agrícolas completos y bajo distintas condiciones de temperatura, polvo, humedad, viento y radiación.
La rentabilidad deberá evaluarse como un balance entre producción eléctrica, rendimiento del cultivo e inversión inicial. Un sistema con menor generación energética podría resultar útil si protege la cosecha, reduce necesidades de agua o permite mantener la actividad agrícola en una superficie que, de otro modo, quedaría dedicada exclusivamente a la producción fotovoltaica.
El desarrollo de RearCPVbif y WiT-CPV plantea así un modelo tecnológico en el que la placa solar deja de ser una cubierta opaca y pasa a administrar la radiación disponible. La siguiente etapa será comprobar si esa capacidad puede trasladarse desde los ensayos y prototipos españoles hacia instalaciones agrivoltaicas asequibles y adaptadas a explotaciones reales.
Fuentes referenciales:
Agencia SINC
Grupo AdPVTech de la Universidad de Jaén
Estudio científico sobre el módulo RearCPVbif
Estudio científico sobre el prototipo WiT-CPV
