La energía fotovoltaica aumenta la eficiencia de los cultivos

Capital Nostrum se hace eco de la innovación desarrollada en el Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Según el ISE la rentabilidad de los sistemas de energía fotovoltaica instalados suelo (PV-GM) está aumentando constantemente. Los expertos predicen que estos sistemas serán rentables sin necesidad de ayudas públicas en cinco años. Este aumento de la ventaja competitiva conduce a nuevos modelos de negocios para la utilización del paisaje rural. Como resultado, la presión sobre las áreas rurales aumenta con la creciente demanda de tierras. La disponibilidad limitada de suelos arables y una demanda creciente de espacio conducirá a nuevas dimensiones en la competencia del uso de la tierra y las constelaciones de conflictos económicos, ecológicos y sociales. El Grupo de Innovación APV-RESOLA está desarrollando y explorando una nueva forma de tecnología para la energía fotovoltaica con la que las tierras agrícolas pueden continuar siendo utilizadas tanto para el cultivo como para la generación de electricidad. En 1981, Adolf Goetzberger, fundador del Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE, y Armin Zastrow fueron los primeros en proponer el concepto de uso eficiente de los recursos de tierra cultivable llamada Agrofotovoltaica (APV). Se estaban dirigiendo a la discusión en curso sobre el vínculo energía-energía y propusieron una tecnología de sistema especial que optimiza el rendimiento de la fotovoltaica y la fotosíntesis. El Grupo de Innovación APV-RESOLA está desarrollando y ampliando esta tecnología por dimensiones políticas, ecológicas y sociales.

Desde hace un año, el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE está sometiendo a prueba el mayor sistema agro-fotovoltaico de Alemania en la comunidad agrícola Demeter Heggelbach, en el Lago Constanza. Los resultados obtenidos hasta ahora en las primeras cosechas plantadas en las parcelas experimentales son prometedores, según el Insituto: En el caso del trébol, el rendimiento es tan solo un cinco por ciento inferior en comparación con la superficie de referencia; en el caso de las patatas, el trigo y el apio, las pérdidas causadas por el sombreado son aproximadamente del 18 y 19 por ciento. Sin embargo, son necesarios varios años de pruebas y para poder hacer declaraciones concluyentes.

Las pérdidas en el rendimiento del cultivo se compensan con las ganancias en el rendimiento de la electricidad. La producción fotovoltaica de 194 kilovatios de la instalación de prueba podría abastecer 62 hogares de cuatro personas, dicen los investigadores. En los primeros doce meses, se han cosechado 1.266 kilovatios-hora de energía solar por kilovatio de potencia instalada, un tercio más que el promedio de 950 kilovatios hora por kilovatio en toda Alemania. El doble uso del espacio en dos plantas aumentó la eficiencia del uso de la tierra en un 60 por ciento.

“Los resultados del primer año del proyecto son un éxito, ya que el sistema agro-fotovoltaico ha demostrado ser práctico, los costes pueden competir con los de pequeñas instalaciones sobre cubierta, la cosecha es suficientemente alta y pueden comercializarse de manera que resulte rentable”, dice Stephan Schindele, Director del proyecto Agro-fotovoltaico del Fraunhofer ISE.

Planta prototipo

Una granja biodinámica (Demeter) en Heggelbach en la región Lago de Constanza-Alta Suabia (Bodensee-Oberschwaben) fue seleccionada para ser el sitio de la instalación de energía fotovoltaica para investigación. En el distrito del lago Constanza, que es uno de los tres distritos de la región, la proporción de energías renovables está por debajo del promedio. El distrito enfrenta el reto de aumentar la participación de las energías renovables del 10% (como en 2013) al 26% en 2022. Con un 15%, se supone que la VP es la principal fuente de energía renovable en la región. Las instalaciones en la azotea por sí solas no son suficientes para alcanzar el objetivo del 15%, la tierra agrícola disponible y los sitios de conversión son limitados. Los enfoques innovadores como el APV son necesarios y su éxito puede acelerarse al incluir a los ciudadanos en una etapa inicial del proyecto. La capacidad potencial para la energía eólica es limitada: actualmente, solo el 1% de la demanda local de electricidad puede ser cubierta por energía eólica. Esto se debe a la baja aceptación de las plantas de energía eólica en la sociedad local y su intento de proteger el paisaje característico y la vista panorámica de los Alpes. La participación de la energía eólica en la región solo se puede aumentar al 6% para 2022. Además, la producción de energía a partir del uso de biomasa está limitada por una baja aceptación de la sociedad local. Se espera que la participación de la bioenergía en la producción de energía renovable en la región del Lago Constanza-Alta Suabia sea de alrededor del 2% en 2022.
El sitio de investigación tiene un tamaño total de 2,4 hectáreas. La planta de energía fotovoltaica APV cubre solo un tercio de una hectárea y el resto del campo sirve como área de referencia para comparar el rendimiento de biomasa. La planta APV tiene una capacidad instalada de 194 kWp.

Sistema fotovoltaico

Para la generación de energía fotovoltaica, instalamos células solares bifaciales de un proveedor alemán. Las distancias de las hileras y la orientación de los módulos FV se optimizan con respecto al crecimiento de la planta y los rendimientos eléctricos.

Concepto de monitoreo y protección contra rayos

Además de los parámetros de rendimiento eléctrico del APV, se monitorean las condiciones de luz debajo de la planta APV. Por lo tanto, varios fotosensores se están instalando en el nivel de los módulos PV, así como en el nivel del suelo. Los fotosensores recopilarán datos durante todo el período de investigación. Un concepto de protección contra rayos es común para plantas fotovoltaicas más grandes y se desarrollará para la planta APV.

ACERCA DE CAPITAL NOSTRUM

Capital Nostrum es fruto de la consolidación e internacionalización del proyecto Ingenostrum Chile que comenzó en 2011. Actualmente los socios de Capital Nostrum desarrollan, directamente o participando en otras compañías, actividad en España, Chile, Colombia y Argentina; disponen de oficinas en Sevilla (España), Madrid (España) y Santiago de Chile (Chile).