La fotovoltaica agrícola (AV) es un concepto desarrollado en la década de 1980 que combina la agricultura y la producción de energía solar en la misma tierra.
por Aaron Sidder, Eos
Los practicantes cultivan bajo paneles solares y pueden controlar la cantidad y la longitud de onda de la luz que pasa a través de la fotosíntesis. La luz que no se necesita para la fotosíntesis podría proporcionar producción de energía limpia. Al mismo tiempo, cuando las plantas hacen la fotosíntesis, pierden agua por transpiración. La pérdida de humedad enfría el aire y aumenta la eficiencia de generación de energía de los paneles. Es una situación en la que todos ganan, al menos en teoría.
Sin embargo, los desafíos significativos que enfrenta AV han obstaculizado su adopción generalizada. Una pregunta apremiante es cómo la tecnología AV puede maximizar la productividad de los cultivos y la generación de energía al tiempo que minimiza la pérdida de agua de las plantas y las necesidades de riego. Eso es mucho pedir en un pedazo de tierra.
En un estudio anterior , los científicos argumentaron que las instalaciones AV exitosas podrían dividir la luz en longitudes de onda que son efectivas para la producción de energía o la fotosíntesis, como el rojo para los cultivos y el azul para los paneles solares . Sobre la base de este trabajo, Gabriel Katul desarrolló un marco matemático para cuantificar cómo las plantas individuales usan diferentes longitudes de onda de luz en la fotosíntesis. El estudio, publicado en Earth’s Future , buscó descubrir cómo la combinación de sistemas fotovoltaicos con agricultura afectaría la biomasa aérea, que los investigadores usan para estimar el rendimiento de los cultivos .
El modelo consideró plantas individuales e introdujo variables, como la tolerancia a la sombra de una planta, que podrían afectar su crecimiento bajo una instalación fotovoltaica. El marco asume que los recursos como la luz se adquieren en función del área foliar, pero que los costos de respiración son proporcionales al tamaño de la planta. El estudio también consideró cómo los paneles solares alteran el microclima y la disponibilidad de luz debajo de sus celdas.
Los artículos de revisión destacan que los cultivos candidatos para AV son tolerantes a la sombra y tienen una gran área foliar por encima del suelo. La temperatura del aire reducida y la mayor humedad del suelo bajo los sistemas fotovoltaicos permiten que las plantas asignen más carbono a la biomasa aérea, lo que resulta en una mayor área foliar. Este rasgo es común entre las plantas tolerantes a la sombra, lo que sugiere que los cultivos de hojas más grandes como la rúcula, la col rizada y los tomates tienen más probabilidades de tener éxito en entornos AV.
El siguiente paso, dice el autor, es expandir los hallazgos más allá de los cultivos individuales al tener en cuenta factores como la densidad de hacinamiento de los cultivos.
Más información: Gabriel G. Katul, Agrivoltaics in Color: Going From Light Spectra to Biomass, Earth’s Future (2023). DOI: 10.1029/2023EF003512
*Leyenda de foto principal: Arriba a la izquierda : foto de un AV operativo descrito en otra parte (granja agrovoltaica operativa de MetSolar). Arriba a la derecha : eficiencia fotosintética (ordenadas) en función de la longitud de onda (abscisas) para la radiación fotosintéticamente activa (PAR). Abajo a la izquierda : Fotosíntesis ( P n ) por unidad de área foliar en función de PAR para especies tolerantes a la sombra (azul continuo) e intolerantes a la sombra (negro punteado). El P n para las especies tolerantes a la sombra se satura a un PAR bajo en comparación con las especies intolerantes a la sombra. Más allá del punto cercano a la saturación (flecha vertical), el aumento de PAR conduce a aumentos menores en P n . Por lo tanto, el exceso de luz se puede utilizar para generar energía mediante el sistema fotovoltaico.Abajo a la derecha : soluciones de la ecuación de von Bertalanffy que ilustran la variación en el tiempo ( t ) de la biomasa aérea B ( t ) (en g) de una plántula individual para 3 exponentes de escala alométrica ( n = 0,7, 0,8, 0,85). El B e ,2 = α 1/(1− n ) es la biomasa aérea máxima alcanzable (discontinua horizontal). La temporada de crecimiento (alrededor de 100 días) es mucho más larga que el tiempo de relajación en los 3 casos. El comentario ofrece conjeturas sobre cómo la adición de PV afecta a B e ,2 de un control sin PV. Crédito: El futuro de la Tierra(2023). DOI: 10.1029/2023EF003512
