La Consejería de Universidad, Industria, Energía e Innovación ha financiado un proyecto de investigación de la Universidad de Jaén (UJA) con el que se ha comprobado que los paneles solares semitransparentes integrados en invernaderos producen electricidad al tiempo que reducen la temperatura y la demanda de agua. Este estudio revela que estas cubiertas crean un microclima más fresco y húmedo que protege los cultivos del calor extremo y reduce de forma significativa las necesidades hídricas. El avance ofrece alternativas para compatibilizar la producción agrícola y la energética en escenarios cada vez más cálidos y secos.
Esta combinación, denominada agrivoltaica, apuesta por el uso de una misma superficie para ambos fines, tanto al aire libre como en invernaderos. Sin embargo, hay que encontrar el equilibrio entre la radiación que necesitan las plantas para crecer y la que se aprovecha para producir electricidad. Con este objetivo, los científicos compararon dos tecnologías comerciales de paneles fotovoltaicos semitransparentes, una basada en telururo de cadmio, que transmite el 50% de la radiación solar que llega al panel, y otra de silicio amorfo, que baja al 20%.
Para comprobar su comportamiento, construyeron dos invernaderos experimentales de apenas dos metros cuadrados, adaptados al tamaño de los paneles solares, y un tercero de cubierta transparente con las mismas dimensiones, que realizaba la función de sistema de control. Durante aproximadamente un año, cultivaron de forma sucesiva tomates y lechugas en cinco ciclos. El objetivo no era tanto medir la producción agrícola, sino comprender cómo modificaban los módulos el ambiente en el que crecen las plantas.
Una de las plantas instaladas en los invernaderos experimentales de las que se ha estudiado su crecimiento fisiológico.
De esta forma redujeron la temperatura dentro de los prototipos, con picos de hasta cinco grados menos, y aumentaron la humedad relativa, por lo que los cultivos necesitaron menos riego. «Esto supone una reducción del consumo de agua y del gasto económico que conlleva. El módulo fotovoltaico genera electricidad y proporciona al propietario una segunda fuente de ingresos, además de reducir los costes de mantenimiento del propio invernadero», explica el investigador de la UJA Alejandro Cruz, coautor del estudio.
Menos luz, pero de mayor calidad
En el artículo ‘Spectral Selectivity and Microclimatic Buffering of Semi-Transparent Photovoltaics in Greenhouses: A Comparative Analysis of CdTe and a-Si Technologies for Agrivoltaic Applications’, publicado en la revista AgriEngineering, detallan que los prototipos contaban con un sistema de monitorización que medía cada cinco minutos la cantidad y el tipo de luz que atravesaba los paneles, la temperatura y humedad tanto del ambiente como del suelo, la concentración de dióxido de carbono, y la producción eléctrica de los propios módulos.
Los expertos comprobaron que, aunque ambos paneles redujeron la radiación que llega al cultivo, el modelo de telururo de cadmio dejó pasar con mayor facilidad las longitudes de onda azul y roja, precisamente aquellas que las plantas más aprovechan para realizar la fotosíntesis. «Normalmente usan un poco de azul, algo de verde y, sobre todo, el rojo, lo que más traspasa este módulo. Por eso, aunque llegue menos luz, está siendo beneficiosa para los cultivos», matiza el investigador de la UJA Jesús Montes, coautor del estudio.
Miembros del equipo de investigación de la Universidad de Jaén sobre paneles solares semitransparentes.
Los módulos solares también tuvieron un efecto directo sobre las necesidades hídricas. Al crear un ambiente más fresco y húmedo, disminuyeron la tendencia del sustrato y de las plantas a perder agua por evaporación. Los investigadores estiman que fue de un 31% con los paneles de telururo de cadmio y más de un 60% con los de silicio amorfo.
Próximos pasos
Tras analizar las condiciones climáticas, el equipo se centró después en el crecimiento fisiológico de las plantas, para saber cómo afectan las cubiertas solares al crecimiento y producción de los cultivos, así como a la aparición de enfermedades. El estudio ha demostrado que no sufren un deterioro pasivo por la sombra, sino que se adaptan expandiendo las hojas y alargando los tallos para aprovechar al máximo la luz.
Aunque los prototipos se han probado en Jaén, el clima semiárido con humedad baja y temperaturas muy altas en verano es muy similar al de Almería, por lo que los resultados son extrapolables al mayor referente mundial de la agricultura bajo plástico. De momento, continuarán comparando otro tipo de tecnologías fotovoltaicas en Murcia, ya en un invernadero que simula uno comercial.