Coubicación solar, cultivos, ganadería en proyectos agrovoltaicos
Sep 14, 2022
La energía solar es fundamental para los modelos de sostenibilidad ambiental, pero no todos los proyectos se construyen de la misma manera. Una preocupación en el desarrollo de la energía, renovable o no, es el concepto de "expansión de la energía", que es la dedicación de la tierra para la producción y distribución de energía.
Environment California estima que la energía solar en los techos podría evitar el desarrollo de 148 000 acres de tierra en comparación con un modelo solo a escala de servicios públicos montado en el suelo. Esto se basa en un despliegue estimado por el regulador estatal de 28,5 GW de energía solar en los techos hasta 2045 para cumplir con los objetivos de energía limpia. Esa es un área de aproximadamente la mitad del tamaño de Los Ángeles que podría conservarse.
La energía solar es aclamada por su capacidad para integrarse en el entorno construido, colocarse en los techos, integrarse en las fachadas de los edificios, en las cocheras, etc. también será necesario. Aquí es donde puede intervenir la agrovoltaica, la práctica de coubicar la producción de energía solar con funciones agrícolas.
La investigación realizada por la Universidad Estatal de Oregón encontró que la ubicación conjunta solar y agrícola podría proporcionar el 20 por ciento de la generación total de electricidad en los Estados Unidos. La instalación a gran escala de agrovoltaicos podría conducir a una reducción anual de 330,000 toneladas de emisiones de dióxido de carbono mientras impacta "mínimamente" en el rendimiento de los cultivos, dijeron los investigadores.
El documento encontró que se necesitaría un área del tamaño de Maryland si la agrovoltaica fuera a satisfacer el 20 por ciento de la generación de electricidad de EE. UU. Eso es aproximadamente 13,000 millas cuadradas, o el 1 por ciento de las tierras agrícolas actuales de EE. UU. A escala global, se estima que el 1 por ciento de todas las tierras de cultivo podrían producir las necesidades energéticas del mundo si se convirtieran en energía solar fotovoltaica.
Biosfera 2
La agrovoltaica hace más que preservar la tierra y aprovechar al máximo un acre. Existen sinergias entre los paneles solares y las actividades agrícolas a continuación.
Por ejemplo, un equipo de investigadores de la Universidad de Arizona, que opera un centro de pruebas agrivoltaicas en Biosphere 2, un entorno "natural" interior totalmente autónomo, descubrió que los cultivos mejoran el rendimiento de los paneles solares y los paneles solares mejoran el rendimiento de los cultivos. en ambientes secos.
El equipo de Biosphere descubrió que la sombra proporcionada por el sistema fotovoltaico reducía la evaporación, lo que significa que el agua permanecería en la superficie más tiempo y alimentaría mejor los cultivos que la agricultura al aire libre en tierra. Esto no solo ahorra agua, sino que también hace que las plantas crezcan más fuertes, lo que lleva a un mejor rendimiento de los cultivos. Además, el espacio sombreado que proporcionan los paneles hace que las plantas se dispersen en busca de la luz del sol. En las pruebas, la hoja con sombra agrovoltaica era casi el doble del tamaño de la hoja al aire libre.
En climas secos como el que rodea a la Biosfera 2, a menudo puede haber demasiada luz y calor para que las plantas crezcan adecuadamente. La sombra del panel ayuda a crear mejores condiciones para las plantas. Lo mismo ocurre con los paneles solares, que producen menos energía a altas temperaturas. Una instalación solar convencional puede eliminar toda la vegetación debajo, lo que, en grandes paneles solares, provoca un efecto estudiado de isla de calor.
El exceso de energía solar que no se convierte en electricidad puede abandonar el área de dos maneras: ya sea como calor latente o como calor sensible. El calor sensible es el tipo que podemos sentir y el tipo que daña la producción de energía solar fotovoltaica. El calor latente es la energía que es absorbida por el agua cercana, evaporándose en vapor. Al agregar cultivos debajo en un clima seco, está agregando una mayor absorción de calor latente, eliminando la presión de calor de los paneles y aumentando la producción y el ciclo de vida.
Los agricultores de clima seco también pueden disfrutar trabajando con agrovoltaicos. Los datos preliminares del centro sugieren que la temperatura de la piel es unos 20 grados Fahrenheit más baja que la del cultivo al aire libre.
Proyecto INSPIRE
El Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL, por sus siglas en inglés) está explorando muchas posibilidades para los agrivoltiacos, incluida la colocación de ganado vacuno u ovino, cultivos, plantas nativas favorables a los polinizadores o la rehabilitación del suelo y otros servicios ecosistémicos en la misma parcela de tierra que los paneles solares activos.
El principal proyecto de investigación de NREL sobre agrovoltaica se denomina Prácticas solares innovadoras integradas con economías y ecosistemas rurales (InSPIRE). El proyecto InSPIRE desarrolló una calculadora financiera para cuantificar los beneficios de la práctica. También desarrolló una lista de mejores prácticas para aquellos interesados en ingresar al campo. Además, InSPIRE rastrea todos los sitios agrovoltaicos activos en los EE. UU., que se pueden encontrar aquí.
"A través de nuestro trabajo, que abarca múltiples regiones, configuraciones y actividades agrícolas, hemos visto tantos resultados iniciales prometedores", dijo Jordan Macknick, analista principal de energía, agua y tierra de NREL e investigador principal del proyecto InSPIRE. "Ahora, nuestro desafío es descubrir cómo ampliar y replicar estos éxitos".
NREL también desarrolló un conjunto de cinco principios básicos para el éxito en agrovoltaica, llamados las cinco C:
Clima, suelo y condiciones ambientales: las condiciones ambientales de un lugar deben ser apropiadas tanto para la generación solar como para los cultivos o la cobertura del suelo deseados.
Configuraciones, tecnologías solares y diseños: la elección de la tecnología solar, el diseño del sitio y otra infraestructura pueden afectar todo, desde la cantidad de luz que llega a los paneles solares hasta si un tractor, si es necesario, puede pasar por debajo de los paneles. "Esta infraestructura estará en el suelo durante los próximos 25 años, por lo que debe hacerlo bien para su uso planificado. Determinará si el proyecto tiene éxito", dijo James McCall, investigador de NREL que trabaja en InSPIRE.
Selección de cultivos y métodos de cultivo, diseños de semillas y vegetación y enfoques de gestión: los proyectos agrovoltaicos deben seleccionar cultivos o cubiertas de suelo que prosperarán bajo paneles en su clima local y que sean rentables en los mercados locales.
Compatibilidad y flexibilidad: los agrovoltaicos deben diseñarse para adaptarse a las necesidades competitivas de los propietarios de energía solar, los operadores de energía solar y los agricultores o propietarios de tierras para permitir actividades agrícolas eficientes.
Colaboración y asociaciones: para que cualquier proyecto tenga éxito, la comunicación y la comprensión entre los grupos son cruciales.
InSPIRE representa el esfuerzo de investigación agrovoltaica más grande, de mayor duración y más completo del mundo, que abarca 28 sitios en 11 estados de EE. UU., Puerto Rico y el Distrito de Columbia. Algunos de estos sitios involucran investigación directa, algunos involucran diseño y consideración de investigación, y algunos involucran consultas continuas y tutoría de socios.
"Algo que InSPIRE ha hecho realmente bien es crear una comunidad de personas que piensan de manera diferente sobre el diseño y la gestión de la energía solar fotovoltaica. Universalmente, después de una conferencia telefónica de InSPIRE al escuchar a científicos y profesionales de la industria compartir sus resultados, hay una enorme energía y optimismo para el desafío. y oportunidades por delante", dijo Rob Davis de Connexus Energy, la cooperativa eléctrica más grande del Medio Oeste.
