Agrovoltaica bifacial para olivares

Un grupo de científicos de la Universidad de Jaén (España) y de la Universidad de la Sapienza de Roma (Italia) ha investigado cómo combinar sistemas agrovoltaicos bifaciales con el cultivo del olivo para mejorar tanto la producción energética como la agrícola. “Considerando tres variedades distintas de olivo (Picual, Manzanilla y Chemlali) y explorando diversas configuraciones de sistemas fotovoltaicos bifaciales, la investigación pretende optimizar los rendimientos globales de generación de energía y producción de aceituna”, explican los investigadores.

“Contrariamente a las expectativas convencionales, la inclinación vertical de los módulos fotovoltaicos resulta óptima para maximizar el rendimiento de los olivos”, declaró a pv magazine el autor correspondiente, Elmehdi Mouhib. “Este hallazgo inesperado pone de relieve la interacción matizada entre la orientación de los módulos fotovoltaicos y la productividad agrícola de los olivos dentro de los sistemas agrovoltaicos”.

El grupo de investigación probó distintas configuraciones del sistema en función del ángulo de inclinación y la altura de los módulos solares. Los escenarios se analizaron en un programa informático de simulación y se modelaron mediante el método de trazado de rayos, que tiene en cuenta cómo interactúa la luz con los objetos.

Para las simulaciones, los académicos supusieron un sistema agrovoltaico bifacial que funcionaba en la ciudad meridional española de Jaén, con los valores de irradiancia y temperatura de un año meteorológico típico. La finca simulada tenía una superficie de 860 m2, correspondiente a una forma rectangular con una longitud de 41,42 m y una anchura de 20,76 m. Albergaba ocho hileras de olivos y siete hileras fotovoltaicas en un planteamiento de cultivo superintensivo.

“En este tipo de cultivo de olivos, los árboles suelen disponerse en forma rectangular con un patrón de plantación de 4-5 m × 2-3 m, lo que deja espacio suficiente entre filas para alojar módulos fotovoltaicos”, explican. “Las plantaciones superintensivas requieren suelos de pendiente moderada, que facilitan la instalación de estructuras fotovoltaicas”.

En su simulación, los troncos de los árboles tienen un radio de 0,25 m y una altura de 1 m, mientras que la copa tiene un radio de 1 m y una altura de 1,5 m. Se considera que la altura total es de 2,5 m, lo que representa la altura media de los olivos en este planteamiento de cultivo. Se supuso que los modelos bifaciales tenían un tamaño de 1,755 m x 1,038 m y que se colocaban en cubos con una altura mínima de 3 m para garantizar el movimiento de las máquinas de recolección.

“La cantidad de radiación solar que llega a la cara posterior del módulo fotovoltaico bifacial está directamente relacionada con los coeficientes de albedo tanto de los árboles como del suelo”, añaden los científicos. “En este estudio, el albedo de banda ancha utilizado para los árboles es de 0,309. Además, el suelo claro se utilizó como albedo del suelo con un albedo de banda ancha de 0,25”.

La temperatura se fijó en 21 ºC y la humedad en el 40%, y la simulación supuso 16 horas de luz al día. Para calcular el rendimiento de los olivos, se evaluó la respuesta de la asimilación bruta de carbono a la luz absorbida. Eso indica la eficiencia cuántica de la fotosíntesis en los olivos, que muestra lo bien que convierten la energía luminosa en energía química.

Cada configuración se midió con ángulos de inclinación de 0, 20, 40, 60, 80 y 90 grados, y alturas de buje de 3 m, 3,5 m, 4 m y 4,5 m. Las tres variedades de olivo se eligieron debido a sus diferentes respuestas a la luz, ya que prevalecen en diversas zonas geográficas. Las aceitunas Picual se encuentran predominantemente en Jaén, las aceitunas Manzanilla son endémicas de Sevilla y las aceitunas Chemlali se pueden encontrar en varios países mediterráneos, particularmente en Túnez.

“En general, los resultados indican que la variación en el ángulo de inclinación tiene un mayor impacto en el rendimiento fotovoltaico, mientras que la variación en la altura del módulo fotovoltaico afecta principalmente al rendimiento de los olivos”, declararon los investigadores. “Los hallazgos indican que los módulos FV inclinados cerca de la latitud del lugar logran el mayor rendimiento energético, mientras que los módulos orientados verticalmente conducen al mayor rendimiento de aceitunas”.

El ratio máximo de equivalencia de tierra (LER, por sus iniciales en inglés), que cuantifica la productividad de la tierra de la producción combinada de energía y cultivos, fue del 171% de lo que produciría cada sistema por separado si se implantara por separado en la misma zona. Se consiguió con un ángulo de inclinación de 20 grados y 3 m. El LER más bajo se alcanzó a 90 grados, a una altura de 4 m.

“La evaluación de las variedades de olivo revela una dependencia moderada del sombreado, lo que convierte a todas las variedades en candidatas adecuadas para aplicaciones agrovoltaicas”, concluyen los investigadores.

Los resultados se presentaron en el artículo “Enhancing land use: Integrating bifacial PV and olive trees in agrivoltaic systems” (Mejora del uso de la tierra: integración de fotovoltaica bifacial y olivos en un sistema agrovoltaico), publicado en Applied Energy.