Un equipo de investigación liderado por la Universidad de Colorado ha analizado si aumentar el espacio entre las filas de paneles fotovoltaicos puede hacer que los sistemas agrpvoltaicos sean económicamente viables para la agricultura mecanizada a gran escala.
«La principal contribución de nuestro artículo es un marco para analizar la economía de los sistemas agrovoltaicos de hileras anchas», explicó el autor correspondiente, Brian Mirletz, a pv magazine. «Los trabajos anteriores se centran principalmente en los sistemas agrovoltaicos situados debajo de los paneles; queríamos ofrecer una forma de explorar esta novedosa técnica para integrar la energía fotovoltaica y la agricultura. Podría permitir la ampliación de esta tecnología de una manera que promueva la asequibilidad de la energía, así como la producción agrícola mecanizada a gran escala».
Sin embargo, Mirletz destacó que las principales limitaciones del trabajo son la suposición de que una sola entidad es propietaria del terreno, del sistema fotovoltaico y se encarga del cultivo. «Actualmente estamos trabajando para resolver esto mediante el desarrollo de un modelo que considere a esas entidades como separadas, a fin de ofrecer mayor flexibilidad a la hora de representar diferentes acuerdos de propiedad y arrendamiento», añadió. «También estamos ultimando un estudio más exhaustivo sobre los costos de capital asociados a la agrovoltaica en general».
El marco del equipo define primero diferentes escenarios de espaciado entre hileras fotovoltaicas, determinando así la capacidad fotovoltaica instalada. A continuación, el modelo incorpora las restricciones de los equipos agrícolas específicas del cultivo elegido y, con ello, calcula los ingresos del cultivo. Al mismo tiempo, el modelo fotovoltaico estima la generación de electricidad y los ingresos resultantes de la venta de energía en virtud de un acuerdo de compra de energía (PPA). Los ingresos agrícolas y energéticos, junto con los costos del sistema, se utilizan luego para calcular métricas como el valor actual neto (VAN) y el costo nivelado de la energía (LCOE).
Para demostrar el marco, el equipo ha simulado un proyecto de 160 acres (64,75 ha; 1 acre = 0,40 ha) en Colorado, instalado en un terreno cuadrado durante 25 años. Se partió de una configuración fotovoltaica a escala industrial, con paneles montados a una altura de entre 1,2 y 1,5 m del suelo y con una rotación de hasta 50 grados para seguir la trayectoria del sol a lo largo del día. Se consideraron cuatro escenarios de cultivos: papas, que requieren 9,66 m de espacio entre paneles para el equipo agrícola; cebollas, con el mismo requisito; remolacha azucarera, con un espacio mínimo de 12,71 m; y trigo, con un espacio de 18,81 m.
Los diferentes escenarios de espaciamiento y cultivos se analizaron con precios de PPA que oscilaban entre 0 dólares/kWh y 0,07 dólares/kWh en incrementos de 0,0005 dólares, y con ganancias de los cultivos al aire libre que iban de -1000 dólares a 1000 dólares por acre en incrementos de 50 dólares. Además, un análisis de sensibilidad examinó el impacto del Capex y probó diferentes tamaños de fincas que oscilaban entre 80 y 640 acres y ubicaciones geográficas en 64 condados de Colorado.
«Una cosa que nos llamó la atención fue la sensibilidad de los resultados al tamaño del equipo», dijo Mirletz. «Los puntos de equilibrio de cada sistema se agrupan en torno al número de pasadas posibles del equipo, de tal manera que, dependiendo de las ganancias de los cultivos, una diferencia de 5 pies (1,524 m) puede cambiar el precio del PPA necesario para alcanzar el punto de equilibrio en un 5 % o más. Esto se vuelve aún más complejo cuando se consideran aspectos como la rotación de cultivos».
El análisis reveló que, en determinadas circunstancias, las soluciones agrovoltaicas con hileras más anchas que permiten continuar con la producción mecanizada de cultivos pueden ofrecer ventajas económicas frente a un sistema fotovoltaico tradicional a gran escala.
Para la mayoría de los cultivos examinados, unos 200 dólares por acre de beneficio agrícola justificaban espaciar los paneles al menos 9,662 m para dar cabida a configuraciones agrovoltaicas frente a configuraciones exclusivamente fotovoltaicas. Además, las oportunidades de aumentar los ingresos agrícolas con los sistemas agrovoltaicos permiten que la economía de los proyectos fotovoltaicos tolere una mayor variabilidad en el gasto de capital, al tiempo que siguen siendo económicamente viables en comparación con las configuraciones exclusivamente fotovoltaicas.
Los resultados han aparecido en «Spaced out: An economic framework to explore the impacts of PV panel spacing on large-scale farming in Colorado» (Espaciados: un marco económico para explorar los impactos del espaciado de los paneles fotovoltaicos en la agricultura a gran escala en Colorado), publicado en Agricultural Systems. En la investigación han participado científicos del Laboratorio Nacional de las Rocosas de Colorado, la Universidad Estatal de Colorado y el Departamento de Agricultura de Colorado.
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