Los sistemas agrovoltaicos, que combinan la generación de energía solar con las prácticas agrícolas, ofrecen una solución prometedora a la creciente demanda de energía renovable y producción de alimentos.
por SPIE
Al integrar paneles solares con los cultivos, estos sistemas no solo abordan el conflicto de uso del suelo entre la agricultura y la producción energética, sino que también ofrecen importantes beneficios, como la reducción del estrés hídrico de los cultivos y la protección contra fenómenos meteorológicos extremos.
Además, la agrovoltaica puede contribuir a la biodiversidad al proporcionar hábitats para polinizadores y la producción de forraje. En ecosistemas de regiones con escasez de agua, se ha demostrado que estos sistemas aumentan la producción de flores y retrasan la floración, lo que favorece a los polinizadores de final de temporada. Las investigaciones también demuestran que los paneles solares pueden funcionar mejor en sistemas agrovoltaicos gracias al microclima que se crea bajo ellos.
A medida que los sistemas agrovoltaicos adquieren una importancia cada vez mayor en la transición energética global, crece la necesidad de estrategias de seguimiento personalizadas para optimizar su rendimiento. Los sistemas de seguimiento horizontal de un solo eje (HSAT), que ajustan el ángulo de los paneles solares a lo largo del día para seguir la dirección del sol, ofrecen un gran potencial en este sentido.
Un control eficaz de la ubicación de los paneles ayuda a equilibrar el doble objetivo de maximizar la generación de energía y preservar la producción agrícola. Esta optimización es especialmente relevante, ya que los sistemas agrovoltaicos deben cumplir con los umbrales de pérdida de rendimiento para poder optar a las subvenciones, lo que mejora su viabilidad económica.
Un estudio reciente publicado en la revista Journal of Photonics for Energy ofrece información valiosa sobre cómo optimizar la posición de los paneles solares para lograr este equilibrio. La investigación se centra en un estudio de caso de huertos de manzanos en el suroeste de Alemania, pero los hallazgos son ampliamente aplicables a diversos entornos agrícolas.
El estudio propone una nueva metodología para optimizar dinámicamente la posición de los paneles solares según las necesidades de luz de los cultivos. A diferencia de las estrategias de sombreado tradicionales, que se basan en directrices generales o estructuras como las mallas antigranizo, este nuevo enfoque utiliza objetivos de irradiación específicos para satisfacer las necesidades de luz precisas de las diferentes variedades de cultivos. El equipo de investigación realizó simulaciones con una herramienta personalizada llamada APyV para evaluar cómo la variación en la posición de los paneles solares afectaría la disponibilidad de luz para los cultivos.
APyV utiliza técnicas avanzadas de trazado de rayos para evaluar la distribución de la radiación solar y su impacto tanto en los paneles fotovoltaicos como en los cultivos subyacentes. La herramienta automatiza la optimización del diseño de sistemas agrovoltaicos basándose en indicadores clave de rendimiento (KPI), la interfaz con diferentes modelos de cultivos y la simulación integrada de cultivos especializados. Permite el cálculo directo de la luz recibida por el cultivo y una simulación más precisa de su impacto en el sistema agrovoltaico en su conjunto.
Los resultados del estudio de caso revelaron que, con un control personalizado de los paneles solares, se distribuyó el 91 % de la luz necesaria para los manzanos a lo largo del año, con una reducción de tan solo el 20 % en la producción de energía solar . Sin embargo, el estudio también identificó periodos en los que no se cubrieron plenamente las necesidades de luz de los manzanos, lo que indica los desafíos para lograr simultáneamente un rendimiento óptimo del cultivo y de la energía. A pesar de estas limitaciones, el estudio sienta una base sólida para futuras investigaciones, que ya están en marcha.
Según la autora correspondiente Maddelena Bruno, quien lidera el estudio como candidata a doctorado en Fraunhofer ISE, «Nuestro estudio demuestra que la combinación de energía solar y agricultura puede mejorarse mediante seguidores fotovoltaicos inteligentes que ajustan la posición de los paneles solares en función de las condiciones climáticas, los tipos de cultivo y sus etapas de crecimiento. Este enfoque garantiza un equilibrio óptimo entre la luz disponible para la fotosíntesis y la luz disponible para la producción de electricidad».
Bruno señala que los objetivos de irradiación propuestos y la estrategia de seguimiento se probarán en campo durante la actual temporada de cultivo en Nussbach, lo que brindará la oportunidad de validar o cuestionar los resultados reportados. Estas pruebas de campo contribuirán significativamente a una comprensión más profunda del impacto de los sistemas agrovoltaicos en los huertos de manzanos y el entorno circundante.
En última instancia, esta investigación proporcionará conocimientos fundamentales que pueden orientar la optimización de los sistemas agrovoltaicos, haciéndolos más eficaces para equilibrar la productividad agrícola y la generación de energía renovable y, al mismo tiempo, respaldar la transición energética en curso.
Más información: Maddalena Bruno et al., Mejora de las sinergias agrovoltaicas mediante estrategias de seguimiento optimizadas, Journal of Photonics for Energy (2025). DOI: 10.1117/1.JPE.15.032703
