Agrivoltaica para proteger los cultivos del calor
El estudio analiza las posibilidades de la agrivoltaica, un modelo que permite utilizar una misma superficie para producir alimentos y energía. En el caso de los invernaderos, el principal reto consiste en encontrar el equilibrio entre la radiación que necesitan las plantas y la que puede aprovecharse para generar electricidad.
Para estudiar esta cuestión, los investigadores compararon dos tecnologías comerciales de paneles semitransparentes. Una de ellas está fabricada con telururo de cadmio (CdTe) y permite el paso del 50% de la radiación solar que recibe el módulo, mientras que la segunda utiliza silicio amorfo (a-Si) y transmite aproximadamente el 20%.
Los científicos construyeron dos pequeños invernaderos experimentales de unos dos metros cuadrados, adaptados al tamaño de los paneles, y un tercer prototipo con cubierta transparente que funcionó como sistema de control. Durante cerca de un año cultivaron tomates y lechugas en cinco ciclos sucesivos para analizar cómo las cubiertas modificaban el entorno de crecimiento.
Menos temperatura y menor consumo de agua
Los resultados mostraron que los paneles solares generaron un microclima diferente dentro de los invernaderos. La temperatura llegó a ser hasta cinco grados inferior en los momentos de mayor calor, mientras que la humedad relativa aumentó respecto al invernadero de control.
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Este efecto tuvo una consecuencia directa sobre las necesidades hídricas de las plantas. Al existir un ambiente más fresco y húmedo, disminuyó la pérdida de agua tanto del sustrato como de los cultivos por evaporación.
Los investigadores estiman que la reducción de las necesidades de agua alcanzó aproximadamente el 31% con los paneles de telururo de cadmio y superó el 60% con los módulos de silicio amorfo. Además del ahorro hídrico, la instalación fotovoltaica permite generar electricidad y puede proporcionar una fuente adicional de ingresos para el agricultor.
Menos radiación, pero mejor aprovechada
La investigación también permitió analizar con detalle la luz que atraviesa los paneles. Los módulos redujeron la cantidad total de radiación que llega a las plantas, pero no toda la luz tiene el mismo efecto sobre los cultivos.
El panel de telururo de cadmio permitió atravesar con mayor facilidad determinadas longitudes de onda, especialmente las correspondientes a la luz azul y roja, que las plantas aprovechan de forma destacada durante la fotosíntesis. Por ello, aunque la cantidad de luz disponible sea menor, una parte importante de la radiación que llega al cultivo resulta útil para su desarrollo.
Los prototipos estaban equipados con un sistema de monitorización que registraba cada cinco minutos diferentes parámetros. Entre ellos se encontraban la cantidad y el tipo de radiación, la temperatura y humedad del ambiente y del suelo, la concentración de dióxido de carbono y la electricidad generada por los paneles.
Las plantas se adaptan a las cubiertas solares
Una segunda fase del trabajo se centró en estudiar el crecimiento fisiológico de los cultivos y determinar cómo respondían a las condiciones creadas por las cubiertas fotovoltaicas. Los resultados indican que las plantas no sufren simplemente un deterioro como consecuencia de recibir menos luz.
Por el contrario, los cultivos mostraron capacidad de adaptación. Las plantas expandieron sus hojas y alargaron sus tallos para aprovechar mejor la radiación disponible, una respuesta que permite compensar parcialmente la menor cantidad de luz que atraviesa los paneles.
El equipo continúa investigando cómo influyen estas tecnologías sobre el crecimiento, la producción agrícola y la aparición de enfermedades. El objetivo es determinar qué soluciones pueden integrarse de forma eficiente en instalaciones comerciales.
Un modelo con potencial para Almería y otras zonas agrícolas
Aunque los ensayos iniciales se han realizado en Jaén, los investigadores consideran que los resultados pueden ser especialmente relevantes para zonas con condiciones climáticas similares. El clima semiárido de Almería, caracterizado por temperaturas elevadas durante el verano y bajos niveles de humedad, presenta condiciones comparables a las del entorno donde se desarrollaron los experimentos.
Los próximos trabajos permitirán comparar nuevas tecnologías fotovoltaicas en Murcia, esta vez mediante un invernadero diseñado para reproducir las condiciones de una instalación comercial. Paralelamente, el equipo estudia la aplicación de la agrivoltaica en explotaciones al aire libre, con módulos solares instalados en olivares.
La combinación de agricultura y generación eléctrica podría ofrecer a los agricultores una vía adicional de ingresos en campañas complicadas. Según los investigadores, el objetivo es aprovechar el terreno para dos usos compatibles sin sacrificar la producción agrícola, al tiempo que se reducen los efectos del calor y las necesidades de agua.
El estudio ha contado con financiación de la Consejería de Universidad, Industria, Energía e Innovación de la Junta de Andalucía, así como del proyecto GLASS, financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y la Agencia Estatal de Investigación.
