Investigadores de la Universidad de Jaén muestran sus prototipos de paneles solares traslúcidos ‘made in Spain’ para avanzar hacia una agricultura que comparte terrenos con la producción de energía fotovoltaica.
Los paisajes veraniegos del sur de la Península Ibérica parecen pintados con una caprichosa paleta de colores. Azules intensos para sus cielos, amarillos para los rastrojos, marrones para los barbechos y verdes para los supervivientes de los meses de calor, las viñas y los olivos. Pero desde hace unos años el negro carbón de las placas solares conquista cada vez más horizontes.
La producción de energía solar se ha convertido en un negocio más rentable que la agricultura y, por ello, muchos terrenos tradicionales de cultivo se han reconvertido en parques fotovoltaicos. Para España, la huerta de Europa, esta transformación ya tiene consecuencias socioeconómicas, políticas y ecológicas, como la degradación del suelo fértil, y además supone una amenaza para la soberanía alimentaria comunitaria.
Muchas veces coinciden los mejores sitios para la agricultura y la fotovoltaica. Por eso la UE está impulsando la agrivoltaica. No podemos sacrificar la agricultura para que nuestro sistema energético sea más sostenible
“Muchas veces coinciden los mejores sitios para la agricultura y la fotovoltaica. Por eso la UE está impulsando la agrivoltaica. No podemos sacrificar la agricultura para que nuestro sistema energético sea más sostenible”, explica Eduardo F. Fernández a SINC, responsable del grupo de investigación AdPVTech de la Universidad de Jaén.
Limitaciones e innovaciones para compartir el sol
Tanto los cultivos como los paneles solares necesitan radiación solar; el problema es que las placas fotovoltaicas tradicionales son opacas y proyectan sombra, ‘robando’ el sol a los usos agrícolas. Por eso, habitualmente los huertos solares son islas en medio de terrenos de labranza y no comparten espacios.
La tecnología fotovoltaica habitual no permite compartir espacio con los cultivos. / Alejandro Muñoz
La tecnología dominante en el mercado es la de placas de silicio, que tiene una eficiencia promedio del 20 %. Y para lograr la semitransparencia que permita convivir con las plantas en la actualidad hay dos aproximaciones.
Una opción es interespaciar células de silicio –las de las placas comunes– a modo de tablero de ajedrez para dejar pasar una parte de la luz. Aquí la eficiencia cae en torno al 15%, pero la sombra que produce no es uniforme y esto afecta negativamente a las plantas.
La otra alternativa consiste en ajustar el espesor del material semiconductor para dejar pasar una parte de la radiación, pero es menos fiable y la eficiencia cae por debajo del 10%.
El panel agrivoltaico más eficiente
Una de las propuestas del grupo AdPVTech de la Universidad de Jaén para mejorar la tecnología actual es el prototipo de módulo semitransparente RearCPVbif, que mejora entre un 20 % y un 60 % la eficiencia de los módulos existentes de silicio con interespaciado.
Este es el módulo semitransparente más eficiente que existe. Aunque no ha llegado al mercado
“Este es el módulo semitransparente más eficiente que existe. Aunque no ha llegado al mercado”, señala Fernández.
El secreto de su innovación reside en que utiliza células bifaciales, que absorben energía por delante y por detrás. La parte frontal del diseño sigue utilizando un interespaciado ‘en ajedrez’ para dejar pasar luz entre sus células, pero por detrás los investigadores colocaron lentes de concentración para maximizar la energía captada por el albedo, la radiación que refleja el suelo.
Gracias a los concentradores, el módulo funciona por detrás “como si fuera opaco”, pero además también sirven como difusores para que la luz que llega a las plantas sea uniforme.
El secreto del prototipo de módulo solar RearCPVbif es que utiliza células de silicio bifaciales con concentradores, que permiten maximizar la energía que rebota del suelo. / Alejandro Muñoz
En estudios previos, el grupo de investigación identificó la transparencia adecuada para producir la máxima electricidad y afectar lo mínimo posible a las plantas. “Vimos que un 60 % era lo óptimo y diseñamos el módulo con esa transparencia, pero se puede adaptar fácilmente”, añade Eduardo F. Fernández.
Paneles traslúcidos que siguen el sol
El prototipo más reciente del grupo de la Universidad de Jaén es sustancialmente diferente. El llamativo WiT-CPV utiliza lentes de alta concentración para aumentar la radiación que capta del sol hasta 100 veces y la focaliza en una pequeña célula de silicio muy eficiente.
El prototipo WiT-CPV emplea lentes de alta concentración que multiplican por 100 la radiación solar y la concentran en una pequeña célula de silicio de alta eficiencia
El prototipo WiT-CPV combina una pequeña célula muy eficiente que sigue el sol con lentes de alta concentración. / Alejandro Muñoz
No solo energía: beneficios para los cultivos
“El objetivo principal de la agrivoltaica es cuidar el cultivo, no generar la misma energía que si no hubiera plantas”, recuerda Florencia Almonacid, profesora y miembro del grupo AdPVTech.
Los investigadores han observado que las instalaciones agrivoltaicas mejoran la productividad agrícola. Gracias a la cobertura de los paneles solares, algunos cultivos necesitan menos agua, al haber menos evapotranspiración, ayudan a conservar la humedad del suelo o protegen de granizo y plagas.
El objetivo principal de la agrivoltaica es cuidar el cultivo, no generar la misma energía que si no hubiera plantas
En la localidad jienense de Navas de San Juan, el grupo tiene un olivar experimental en el que cada árbol está protegido por un panel solar convencional. “Hemos visto que la producción de los olivos bajo paneles es mayor, porque durante el verano están protegidos”, explica Almonacid.
Además del olivo, el grupo experimenta con cultivos hortofrutícolas, especialmente con tomates, por su alto valor económico en la zona del Mediterráneo.
Grupo AdPVTech de la Universidad de Jaén. / Alejandro Muñoz
Hacia un paisaje de cultivos solares
La agrivoltaica es un área de innovación con muchos retos y oportunidades. Por el momento es necesario seguir investigando alternativas que algún día podrían llegar al mercado de forma asequible para transformar nuestros campos y garantizar una coexistencia entre la agricultura y la fotovoltaica.
Para el agricultor puede ser el doble rentable. Y esa es una de las claves, hacer una agricultura, más resiliente
“En el futuro, si todo va bien, tenemos pensado que estos módulos semitransparentes se incorporen en invernaderos”, señala Eduardo F. Fernández.
Quizás, en un futuro cercano la inversión inicial en sistemas agrivoltaicos sea una solución atractiva para un sector que busca renovarse y a menudo ya posee lo más costoso: el suelo.
“Para el agricultor puede ser el doble rentable. Y esa es una de las claves, hacer una agricultura, más resiliente”, explica Eduardo F. Fernández.