Tomatitos y Chiles Jalapeños ¡Fotovoltaicos!

En tiempos recientes la innovación tecnológica ha depurado el concepto “Agrovoltaico”: combinación de prácticas de agricultura en las áreas en las cuales se montan paneles solares.

Photo Credit: The Illustrious Moses Thompson. De la página Barrongafford.org/agrivoltaics

El pasado dos de septiembre, la Universidad de Arizona (UA) difundió un reporte de su investigador Greg Barron-Gafford publicado en la revista Nature Sustainability en el cual se revelan algunos detalles del estudio multianual sobre Agrovoltaica en regiones de tierras secas.

Uno de los primeros grandes objetivos del reporte es conocer cómo se está generando una resiliencia afortunada entre un ecosistema productor de alimentos y otro generador de energía vía sistemas fotovoltaicos en los cuales factores como temperatura, agua, irradiación solar, sequia, entre otros, juegan papeles claves en la generación de alimentos y energía; elementos indispensables para el desarrollo humano y que escasean en grandes regiones del planeta.

Dentro de los estudios realizados en torno a la agrovoltaica, también conocida como energía solar compartida, ninguno hasta el momento se ha focalizado, de acuerdo al reporte citado, en zonas de tierras secas, regiones que experimentan desafíos en la producción de alimentos y escasez de agua, pero cuentan con un exceso de energía solar.

Greg Barron-Gafford, profesor de la Escuela de Geografía y Desarrollo, autor y líder del artículo publicado en Nature Sustainability: “Muchos de nosotros queremos más energía renovable, pero ¿dónde colocamos todos esos paneles? A medida que crecen las grandes instalaciones solares, suelen estar más alejadas de las ciudades, y justo ahí es donde históricamente hemos estado cultivando nuestros alimentos”.

El estudio reciente descubrió que las actuales tierras de cultivo son “áreas con el mayor potencial de energía solar fotovoltaica” en base a un análisis exhaustivo de luz solar, temperatura y humedad.

Bajo esta idea, Barron-Gafford lanza una pregunta central: “¿Qué uso habría que preponderar a la tierra: producción de alimentos o energía? Y el propio investigador de forma inmediata ofrece una respuesta: ¡Porque no hacer ambas cosas en el mismo lugar! Hemos logrado acumular experiencia en el cultivo de tomates, pimientos, acelgas, hierbas y col a la sombra de los paneles solares. ¡Continuemos explorando ese camino!”

Utilizando paneles fotovoltaicos y vegetales regionales, el equipo liderado por el científico creó el primer sitio de investigación en agrovoltaica. Profesores y estudiantes midieron todo, desde cuando las plantas germinan hasta la cantidad de carbono que absorben, los niveles de irradiación solar, de humedad y el agua liberada.

El estudio se centró en plantas de pimiento, jalapeño y tomate cherry que se colocaron bajo estructuras fotovoltaicas, durante la temporada de verano.

El estudio incluye una parte de la siembra en una zona convencional así como siembra en un área agrovoltaica, ambas regiones recibieron agua bajo dos variables de hidratación: riego diario y riego cada dos días.

Descubrieron que el sistema agrovoltaico impactó significativamente en tres factores que inciden en el crecimiento y la reproducción de las plantas: temperatura, luz solar directa y demanda de agua.

La sombra proporcionada por los paneles resultó en temperaturas diurnas más frías y temperaturas nocturnas más cálidas que el sistema tradicional de plantación a cielo abierto.

También hubo un déficit de presión de vapor más bajo en el sistema agrovoltaico, lo que significa que había más humedad en el aire.

“Descubrimos que muchos de nuestros cultivos funcionan mejor a la sombra de los paneles porque están a salvo del sol directo”: Baron-Gafford, quien añade: “De hecho, la producción total fue tres veces mayor bajo los paneles en un sistema agrovoltaico ¡y la producción del tomatito fue el doble!”

Los jalapeños se produjeron en una cantidad similar tanto en el sistema agrovoltaico como en la parcela tradicional, pero lo hicieron con un 65 por ciento menos de pérdida de agua por transpiración.

“Al mismo tiempo, descubrimos que cada evento de riego puede apoyar el crecimiento de los cultivos durante días, no solo horas, como en las prácticas agrícolas actuales. Este hallazgo sugiere que podríamos reducir nuestro uso de agua manteniendo los niveles de producción de alimentos”.

El investigador universitario: “la humedad del suelo permaneció aproximadamente un 15 por ciento más alta en el sistema agrovoltaico que la parcela de control cuando se riega cada dos días”.

Además de los beneficios para las plantas, los investigadores también descubrieron que el sistema agrovoltaico aumentaba la eficiencia de la producción de energía. Los paneles solares son sensibles a la temperatura; a medida que se calientan su eficiencia disminuye. Al cultivar debajo de los paneles su temperatura disminuyó.

“Los paneles que se sobrecalientan en realidad se enfrían por el hecho de que los cultivos debajo emiten agua a través de su proceso natural de transpiración”.

Barron-Gafford: “En total, esto es ganar-ganar-ganar en términos de mejorar nuestra forma de cultivar nuestros alimentos, utilizar de manera inteligente nuestro preciado recurso hídrico y producir energía renovable”.

Moses Thompson, investigador de la Escuela de Geografía y Desarrollo de la misma UA: “Lo que me atrae de este trabajo de investigación es lo que experimentan los alumnos. Esta dinámica crea estudiantes que sienten la iniciativa de abordar grandes desafíos como el Cambio Climático”.

Ambos autores coinciden en que se necesita más investigación con plantas diferentes. También señalan el impacto aun inexplorado que podrían tener los agrovoltaicos en el bienestar físico de los agricultores. Datos muestran que la temperatura de la piel puede ser de aproximadamente 18 grados más fría cuando se trabaja en un área agrovoltaica que en la agricultura tradicional.

Gary Nabhan, agroecólogo del Centro Sudoeste de la UA y coautor del artículo: “El Cambio Climático ya está interrumpiendo la producción de alimentos y la salud de los trabajadores agrícolas en Arizona. El suroeste de los Estados Unidos registra muchos golpes de calor y muertes relacionadas por lo mismo entre nuestros trabajadores en campos convencionales y esta investigación también podría tener un impacto directo en esta área”.

Andrea Gerlak, profesora de la Facultad de Geografía y Desarrollo de la Facultad de Ciencias Sociales y del Comportamiento y participe de la investigación: “Esta es la mejor innovación de la UA: un equipo interdisciplinario de investigadores que trabaja para abordar algunos de nuestros dilemas ambientales más desafiantes. Habría que imaginar el impacto que podemos tener en nuestra comunidad, y en el mundo en general, al pensar de manera más creativa en la agricultura y la producción de energía renovable en conjunto.”

Otros coautores de la UA incluyen: Rebecca Minor, Leland Sutter, Isaiah Barnett-Moreno, Daniel Blackett y Kirk Diamond. Mitchell Pavao-Zuckerman de la Universidad de Maryland y Jordan Macknick del Laboratorio Nacional de Energía Renovable también contribuyeron a la investigación.

El estudio es financiado por: Premio de la National Science Foundation No. 1659546, Experiencias de investigación para estudiantes de pregrado Sitio: Investigación de Sistemas de la Tierra para Soluciones Ambientales en la Biosfera 2; y el Laboratorio Nacional de Energía Renovable del Departamento de Energía a través del premio No. REJ-7-70227.