¿Qué estándares existen para la agrovoltaica?

La agrovoltaica es un sector en crecimiento, liderado por China, y es una forma de generar altos niveles de energía sostenible sin quitar tierras valiosas para la producción de alimentos.

La agrovoltaica funciona mejor para cultivos especiales, como los arándanos, o para la agricultura de cultivos extensivos, que implica la agricultura a gran escala. Matthew Berwind, líder de equipo enfocado en la simulación de sistemas FV en plantas solares de gran escala en el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE en Alemania, comenta sobre los cultivos especiales: “Este tipo de cultivos necesita mucha protección contra el clima. En la agricultura tradicional, a menudo se encuentran en grandes túneles de plástico o, si hablamos de cultivos de bayas al aire libre, bajo redes de protección contra el granizo o el clima hechas de plástico. Entonces, ¿por qué no reemplazar estas fuentes de plástico con paneles solares que pueden proporcionar la misma o muy similar protección climática?” Agrega: “Estamos hablando de un máximo de una a dos hectáreas para un huerto de manzanas, y tal vez se pueda instalar un megavatio de energía solar encima de eso”.

Los sensores pueden ayudar, y los estándares también

La agrovoltaica tiene un potencial aún mayor en grandes extensiones de tierra dedicadas a cultivos de trigo o pasto para forraje animal. “El uso de grandes extensiones de tierra para la producción de forraje animal es un caso agrícola que parece muy adecuado para la agrovoltaica porque el pasto, en general, tolera bastante bien la sombra. Así que construir estructuras verticales tipo valla que permitan un mayor rendimiento por kilovatio instalado parece bastante atractivo”, dice.

Un seguidor solar de un solo eje permite el movimiento de los paneles FV en una dirección, de este a oeste, siguiendo la trayectoria del sol desde el amanecer hasta el atardecer. Berwind explica: “Un seguidor de un solo eje es una tecnología estándar en muchas partes del mundo, especialmente en áreas con alta irradiación. En zonas con poca luz, son menos frecuentes”.

Continúa: “Cuando encuentras estas combinaciones que funcionan bastante bien, donde ambos lados del acuerdo —fotosíntesis y fotovoltaica— funcionan juntos, esa es una propuesta de valor que todos quieren aprovechar. En toda Europa, en este momento, están surgiendo grandes instalaciones comerciales —sistemas de 50 MW a escala de utilidad— por todas partes. Veo eso como el área de expansión más rápida”.

Aunque los sensores no son estrictamente necesarios para operar estos sistemas agrovoltaicos, pueden ayudar, especialmente cuando los agricultores desean maximizar sus cultivos especiales de alto valor. Berwind dice que los sensores de radiación fotosintéticamente activa pueden ser extremadamente útiles en proyectos a gran escala. “Necesitas saber que los árboles están floreciendo, necesitas saber cuánta luz hay disponible, necesitas algunos sensores de radiación fotosintéticamente activa y debes poder controlar estos seguidores FV, lo que implica un gran sistema de control y análisis de datos”.

La IEC TC 47 publica normas clave para el diseño, uso y reutilización de sensores, permitiendo a los usuarios medir su desempeño. Por ejemplo, especifica requisitos de interfaz de potencia para sensores automotrices en la IEC 62969-1. Si esta norma puede aplicarse a tractores agrícolas está por verse. Como parte de la amplia gama de electrónica que cubre, el Sistema de Evaluación de Calidad de la IEC, IECQ, permite la evaluación de fabricantes de sensores y proveedores de servicios asociados para verificar si cumplen con los estándares internacionales acordados.

¿Se necesitan nuevos estándares FV?

George Kelly, secretario de la IEC TC 82, el comité técnico que prepara normas para sistemas FV, dice que no hay una necesidad urgente de que sus expertos proporcionen normas específicas para soluciones agrovoltaicas. “Tenemos varios grupos de trabajo para los propios paneles y para los sistemas y otros componentes que forman parte del sistema. Revisamos nuestras normas dos veces al año y preguntamos: ‘¿Alguien ve la necesidad de una nueva o diferente norma o requisito?’ y, en esencia, no la hay. Las normas existentes para sistemas solares montados en tierra son perfectamente adecuadas para fines agrovoltaicos. No hay nada especial sobre los paneles o el resto del sistema. Tal vez quieras mantener los cables elevados donde los animales no puedan morderlos o donde haya espacio para que el agricultor trabaje debajo. Pero el diseño básico del sistema no es diferente”.

La IEC TC 82 ha desarrollado alrededor de 200 normas para componentes FV como módulos, inversores, seguidores y conectores, que incluyen, por ejemplo, la IEC 61215 y la IEC 61730 para módulos FV. La IEC 61724-1 especifica sensores de irradiancia. También tiene normas para el diseño de sistemas FV, para sistemas de gestión de calidad en la construcción de una planta de energía FV, y para inspección y pruebas.

El Sistema de Evaluación de la Conformidad de la IEC, IECEE, ejecuta un programa que ofrece acceso a laboratorios de pruebas calificados para la certificación de componentes y módulos FV de acuerdo con estas normas. A pesar de este conjunto de normas existentes, Berwind piensa que hay complejidades específicas relacionadas con la tecnología agrovoltaica que podrían requerir normas en el futuro: “No es tan simple como construir tu sistema FV estándar y luego es comercial y la parte agrícola funciona y la parte FV también; una vez que realmente lo intentas, empiezas a encontrar muchos problemas prácticos. Estos pueden ser tan simples como conducir un tractor entre dos grandes filas de paneles solares. No puede haber ningún riesgo de que los tractores choquen con las filas de paneles solares, así que es necesario que los tractores tengan algún tipo de métodos de detección y esa tecnología aún está en desarrollo. En Fraunhofer, analizamos los aspectos de investigación más fundamentales y tratamos de entender mejor la biología de las plantas, qué sucede con un tipo específico de pasto, frambuesa o trigo si los sombreas, por ejemplo. Cambiar los patrones de sombra, no solo tener una parte del campo sombreada, sino también mover esa sombra con el tiempo, afecta a las plantas. La sombra es un gran problema para la agrovoltaica”.

La agrovoltaica puede resolver conflictos de uso del suelo

Las zonas tropicales y semiáridas parecen, a primera vista, ser las más adecuadas para la agrovoltaica, pero lugares menos soleados como el norte de Europa también pueden beneficiarse. El Dr. Richard Randle-Boggis, científico investigador en SINTEF de Noruega, ha trabajado con agrovoltaica en África Oriental, Noruega y en un proyecto de modelado para evaluar el potencial espacial de la agrovoltaica para abordar conflictos de uso del suelo en Gran Bretaña. Afirma que cada una de estas regiones enfrenta diferentes desafíos que deben reflejarse en el diseño e implementación de la tecnología. “Por ejemplo, la pérdida de agua y el estrés térmico son desafíos importantes para los agricultores en África Oriental, y los sistemas agrovoltaicos elevados proporcionan sombra parcial que puede mitigar estos desafíos”.

“En el norte de Europa, en cambio, los conflictos de uso del suelo son cada vez más apremiantes”, continúa. “Necesitamos mantener las tierras agrícolas y apoyar los medios de vida de los agricultores y, al mismo tiempo, también necesitamos desplegar rápidamente tecnologías de energía baja en carbono para reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles perjudiciales. A los agricultores y a los fabricantes e instaladores de paneles solares FV les gusta lo mismo: terrenos relativamente planos en zonas soleadas. Esto puede llevar a conflictos de uso del suelo entre las plantas solares y las tierras agrícolas. La agrovoltaica es una forma de resolver ese conflicto. Los sistemas agrovoltaicos bifaciales verticales permiten la coproducción de alimentos y electricidad en la misma superficie, con un impacto mínimo en la producción agrícola. Y ahora, se están implementando innovaciones inteligentes en el seguimiento de la operación de los paneles solares para equilibrar y maximizar los beneficios para los agricultores y la industria solar FV, personalizables según las necesidades del usuario”.

India es un ejemplo de país bañado por el sol que podría beneficiarse de la agrovoltaica. Sin embargo, no es tan sencillo. La tierra en la India ha sido cultivada por familias y aldeas durante cientos de años, y añadir energía solar requiere mucha persuasión.

En India, al igual que en las granjas europeas, son los agricultores de cultivos especiales pequeños y medianos quienes más se beneficiarían. “Obtienen este ingreso adicional por vender la energía a la red, y mantienen su operación agrícola que, con suerte, en muchos casos funciona igual de bien”, dice Berwind. “Los beneficios realmente están en los sistemas más pequeños operados por familias o de propiedad y operación familiar, porque a medida que se escala, los costos de inversión para el sistema solar son demasiado altos; cuando se habla de un sistema a escala de utilidad, es una industria enorme”.

Hay más razones para que países como India avancen hacia la agrovoltaica. Tali Neesham-McTiernan, estudiante de doctorado en la Escuela de Geografía, Desarrollo y Medio Ambiente de la Universidad de Arizona, investiga los sistemas agrovoltaicos como una estrategia integral de adaptación climática para regiones semiáridas. Una de las áreas que estudia es cómo los sistemas agrovoltaicos en India podrían mitigar el estrés térmico para los trabajadores agrícolas; en otras palabras, cómo los propios sistemas solares podrían mejorar físicamente las condiciones de trabajo para quienes laboran debajo de ellos.

Otra aplicación más para la agrovoltaica: una tecnología prometedora con muchas normas existentes y probablemente nuevas necesarias para que se vuelva aún más extendida en todo el mundo.

Autora: Heather McLean

La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) es una organización global, sin fines de lucro y de membresía, que reúne a 174 países y coordina el trabajo de 30.000 expertos en todo el mundo. Las normas internacionales de la IEC y la evaluación de la conformidad sustentan el comercio internacional de bienes eléctricos y electrónicos. Facilitan el acceso a la electricidad y verifican la seguridad, el rendimiento y la interoperabilidad de dispositivos y sistemas eléctricos y electrónicos, incluidos, por ejemplo, dispositivos de consumo como teléfonos móviles o refrigeradores, equipos de oficina y médicos, tecnología de la información, generación de electricidad y mucho más.

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