Investigadores de la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ) en Brasil han desarrollado un marco para evaluar la idoneidad agrícola del suelo para la agrovoltaica, y han descubierto que las pendientes inferiores al 15 % ofrecen las condiciones más equilibradas para el desarrollo de proyectos.
“Los sistemas agrovoltaicos tienen un gran potencial, no solo porque permiten utilizar la misma tierra simultáneamente para la producción de energía y alimentos, sino también porque presentan características que mejoran la resiliencia al cambio climático”, declaró a pv magazine el autor correspondiente de la investigación, José Luiz Gouvêa Gasparini. “Varios estudios han abordado estos aspectos; sin embargo, la capacidad de los sistemas agrovoltaicos para adaptarse a diferentes pendientes del terreno es aún incipiente. El estudio teórico realizado por nuestro equipo buscó contribuir a reducir esta brecha”.
“Países como China han estado instalando sistemas fotovoltaicos en terrenos escarpados para aprovechar estas áreas para la generación de energía, considerando las limitaciones agrícolas impuestas por la pendiente o las condiciones climáticas. Al mismo tiempo, la mayoría de las investigaciones con sistemas agrovoltaicos, ya sean experimentales o comerciales, se han realizado en zonas planas o con poca pendiente”, añadió. Existe literatura consolidada que define las condiciones umbral para la capacidad de las tierras agrícolas, las cuales dependen de varios factores, como la pendiente del terreno, un factor clave para la correcta conservación del suelo. Las estructuras que soportan los paneles fotovoltaicos en los sistemas agrovoltaicos, a su vez, varían en términos de altura sobre el suelo, disposición espacial e incluso la cantidad de luz interceptada.
El investigador afirmó que la tipología propuesta muestra que, en los sistemas agrovoltaicos, las restricciones de uso del suelo, la idoneidad agrícola y la capacidad de la tierra vinculada a la pendiente se convierten en factores limitantes antes de que las restricciones técnicas afecten la generación fotovoltaica.
“En otras palabras, ¿es técnicamente posible instalar estructuras agrovoltaicas en terrenos con pendientes superiores al 30%? Sí, siempre que se acepten mayores costos de instalación y se adopten soluciones de ingeniería compatibles con prácticas adecuadas de gestión del suelo para prevenir la degradación del suelo. Sin embargo, esto podría resultar económicamente inviable dependiendo del valor agregado de la energía y el cultivo involucrados”, enfatizó Gasparini.
En el artículo “Soil suitability and technical-construction criteria for slope classification in agrivoltaic systems” (Idoneidad del suelo y criterios técnico-constructivos para la clasificación de pendientes en sistemas agrovoltaicos), publicado en Solar Energy, el equipo brasileño investigó tres rangos de pendiente considerados los más adecuados para la agrovoltaica (hasta el 5%), del 5% al 11% y del 11% al 38%) para definir una tipología tecnoagronómica aplicable en diferentes contextos geográficos.
Para cada rango, los investigadores evaluaron el grado de limitación, la susceptibilidad a la erosión, las limitaciones de mecanización y la idoneidad agrícola. Observaron que las pendientes del 15% al 20% son marginales para el cultivo debido al mayor riesgo de erosión y al uso restringido de maquinaria, mientras que los terrenos más empinados generalmente son más adecuados para el pastoreo, la silvicultura o fines de conservación, como el hábitat de la fauna silvestre, la recreación y el almacenamiento de agua.
Añadieron que el aumento de la pendiente incrementa los costos de instalación y operación de las plantas solares, especialmente por encima de los límites aceptados. Los ángulos más pronunciados incrementan los requisitos de movimiento de tierras y los riesgos de inestabilidad del suelo, lo que incrementa los costos de ingeniería civil. Incluso pendientes superiores al 4% pueden requerir una nivelación y un drenaje considerables, lo que afecta la eficiencia general del proyecto. Como resultado, los terrenos llanos suelen ser los preferidos por inversores y promotores.
Clasificación conceptual de los rangos de pendiente del terreno según su idoneidad técnica y agronómica para sistemas agrovoltaicos
Imagen: Universidad Federal de Río de Janeiro, Energía Solar, CC BY 4.0
El equipo revisó 30 estudios científicos y clasificó sus hallazgos según criterios técnicos y la capacidad de uso del suelo. Descubrieron que los límites aceptables de pendiente para sistemas fotovoltaicos sobre el terreno oscilaban entre el 3 % y el 70 %. Sin embargo, el 63 % de los estudios establecieron umbrales inferiores al 15 %, favoreciendo las zonas con mayor potencial agrícola y menor riesgo de erosión. Las pendientes superiores al 25 % se asociaron generalmente con limitaciones significativas para la agricultura y la mecanización, aunque pueden seguir siendo técnicamente viables para la generación de energía cuando los sistemas fotovoltaicos se diseñan específicamente para terrenos escarpados.
“Este marco integrado demuestra que, más allá de la viabilidad energética, la sostenibilidad de los sistemas agrovoltaicos depende fundamentalmente de su compatibilidad con el uso agrícola existente o potencial del suelo”, afirmaron los científicos. “Los estudios revisados que emplean análisis multicriterio basados en el paisaje muestran que la pendiente no es una barrera absoluta, sino un criterio estratégico que guía la selección de los tipos y configuraciones de sistemas agrovoltaicos más adecuados para cada contexto territorial”. También descubrieron que las áreas con pendientes de entre el 15 % y el 30 %, clasificadas como condicionalmente aptas, pueden seguir siendo viables si se implementan soluciones de ingeniería y prácticas de gestión del suelo adecuadas para prevenir la degradación. Dadas las limitaciones de la agricultura convencional, los sistemas agrovoltaicos verticales podrían ser más adecuados en estas áreas, especialmente en pastizales naturales.
“Estudios futuros con estructuras agrovoltaicas instaladas en sitios experimentales con diferentes pendientes podrían ayudar a validar la tipología propuesta y a comprender mejor las limitaciones técnicas, económicas y agronómicas de los sistemas agrovoltaicos en terrenos inclinados”, afirmó Gasparini.
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