Investigadores de la Universidad de Florencia, en Italia, han analizado el impacto de una instalación agrovoltaica en el cultivo de la papa mediante un marco de modelización que combina la producción de energía fotovoltaica, la cartografía de sombreado de alta resolución, el crecimiento de la biomasa basado en procesos y el análisis económico.
«En este artículo, no llevamos a cabo una campaña de medición de campo específica con piranómetros o sensores PAR bajo las hileras en un sistema real para el estudio de caso», explicó a pv magazine el autor correspondiente de la investigación, Andrea Ademollo. «En su lugar, se modeló el sombreado utilizando un enfoque geométrico determinista a intervalos de 5 minutos, basado en la geometría del sistema y la posición solar. Este método garantiza la coherencia física, ya que tiene en cuenta las variaciones de la huella con la inclinación, el acimut y la geometría solar, al tiempo que proporciona una alta resolución espacial».
«La coherencia indirecta del flujo de trabajo se verificó comparando las reducciones de rendimiento modeladas con los datos experimentales recogidos en la bibliografía para las papas en condiciones templadas europeas con niveles de sombreado similares. Además, los rendimientos en campo abierto se cotejaron con los puntos de referencia nacionales», continuó diciendo.
En el estudio «Policy-constrained agrivoltaics in Italy: a potato case study linking shading, crop and economics» (Agrovoltaica con restricciones políticas en Italia: un estudio de caso sobre la papa que relaciona el sombreado, los cultivos y la economía), publicado recientemente en Applied Energy, Ademollo y sus colegas analizaron una planta agrovoltaica de 1 MW instalada sobre pilotes en un campo de papas en Sesto Fiorentino, cerca de Florencia. Se supuso que el sistema simulado ocupaba el 40 % del terreno y utilizaba módulos monocristalinos de 2 m × 1 m con una eficiencia del 19 % y una potencia de 400 W, montados a 3 m del suelo con una inclinación de 30° y una separación entre filas de 5 m.
El equipo realizó simulaciones de sombreado de alta resolución a intervalos de 5 minutos con una resolución espacial de 13 cm × 6,5 cm y analizó un registro de 18 años de datos meteorológicos de la temporada de cultivo, desde el 1 de marzo, fecha de la siembra, hasta la madurez fisiológica, para evaluar el rendimiento a largo plazo de las papas bajo el sistema agrovoltaico y una referencia fotovoltaica convencional montada en el suelo.
Los resultados mostraron que la irradiación directa bajo los paneles puede reducirse hasta un 55 % durante la temporada de cultivo, lo que da lugar a un rendimiento de la papa aproximadamente un 15 % inferior al del cultivo a plena luz. Sin embargo, se descubrió que un sombreado moderado a principios de temporada retrasa el agotamiento de la humedad del suelo, lo que prolonga la acumulación de biomasa y mejora la eficiencia en el uso del agua.
«Con la reducción de la radiación, el suelo y el dosel se calientan menos, lo que reduce la demanda de evaporación», explicó Ademollo. «Como resultado, las plantas pierden menos agua en comparación con las condiciones de campo abierto. El menor estrés hídrico prolonga el ciclo de producción: las plantas experimentan condiciones de estrés más tarde, lo que mantiene un buen estado hídrico durante más tiempo, lo que retrasa la senescencia y prolonga el período durante el cual el cultivo intercepta la radiación y acumula biomasa».
Añadió: «El sombreado moderado puede ser beneficioso al reducir el estrés hídrico, mientras que el sombreado intenso o prolongado suele limitar la fotosíntesis y reducir el rendimiento. En nuestro estudio de caso, una zona «moderadamente sombreada» mostró un ligero aumento local del rendimiento, pero por hectárea, los rendimientos agrovoltaicos medios siguen estando por debajo de los niveles de campo abierto».
Las simulaciones también indicaron una relación de equivalencia de tierra de 1,58, lo que refleja una eficiencia sustancial en el uso de la tierra.
El análisis técnico-económico reveló que el sistema agrovoltaico tenía un costo nivelado de energía de 0,084 euros (0,099 dólares)/kWh, en comparación con los 0,061 euros/kWh de un sistema fotovoltaico convencional montado en el suelo en el mismo emplazamiento. En tierras agrícolas abandonadas con un autoconsumo eléctrico del 70 %, también se descubrió que la instalación agrovoltaica alcanzaba una tasa interna de rendimiento del 13 % (amortización en 10 años), frente al 21 % (amortización en 6 años) de la energía fotovoltaica montada en el suelo. En las tierras agrícolas convencionales, la reducción de las pérdidas de ingresos por cosechas ayudó a reducir esta diferencia.
«Cuando el autoconsumo es bajo, se vende más electricidad a la red a tarifas más bajas, lo que reduce la rentabilidad», concluyó Ademollo. «Nuestro análisis muestra que pasar de un autoconsumo alto a uno bajo reduce significativamente los indicadores de rendimiento y alarga el periodo de amortización».
«Las investigaciones futuras deberían integrar un submódulo de micrometeorología para captar las temperaturas del aire y del suelo bajo los paneles», añadió.
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