El ingenioso panel solar que revolucionará el campo: luz barata y protege los cultivos

En pleno campo de Extremadura, 1.300 hectáreas de suelo cubiertas con 1.494.240 módulos fotovoltaicos forman una de las plantas solares más grandes de Europa. La central solar Francisco Pizarro pertenece a Iberdrola y en ella, la poca vegetación que hay apenas tiene relevancia en comparación con las placas que suministran energía limpia a 334.400 hogares. ¿Y si debajo de esos paneles se pudieran cultivar vegetales, obteniendo a la vez comida y energía limpia?

Más allá de los tejados, cualquier superficie es susceptible de soportar la instalación de un panel solar. Científicos e ingenieros de todo el mundo trabajan en multitud de proyectos para colocar placas fotovoltaicas en el desierto, las prendas de ropa, el espacio, el mar o incluso en las vías de los trenes. Cómo pueden afectar o beneficiar estas nuevas instalaciones a su entorno es otro reto a plantear, sobre todo si pretenden convivir con un sector tan sensible como la agricultura.

Los terrenos deforestados durante siglos para la agricultura tienen un nuevo competidor, que con la tecnología adecuada podría convertirse en un aliado. Investigadores de la Universidad de California, Davis, proponen en un estudio dividir la luz para nutrir por un lado las plantas y por otro a los paneles, un objetivo que requiere de nueva tecnología, pero puede aportar cultivos mucho más sostenibles y baratos.

Plantas frente a paneles

"El creciente apetito de la humanidad por alimentos y energía está imponiendo objetivos de rendimiento sin precedentes en nuestras tierras", describen los investigadores de la Universidad de California en su estudio publicado en Earth's Future, una revista de la Unión Geofísica Estadounidense.

Estudio agrivoltaico de tomate Majdi Abou Najm, UC Davis Omicrono

No son los únicos en haberse fijado en esta posible unión. berenjenas, albaricoques, cerezas y nectarinas crecen en los campos franceses bajo células fotovoltaicas montadas por la empresa francesa Sun'Agri, que utiliza la agrovoltaica, fusión de la generación de energía solar con la agricultura, para proteger los cultivos frutales de los riesgos climáticos como el excesivo calor o la sequía en verano, así como heladas en invierno y el granizo en primavera.

"El objetivo es validar si es posible conciliar la producción agrícola y la producción energética sin distorsionar la producción agrícola", dijo Pierre Royannez, su presidente. Los paneles modifican su posición para proteger de la intemperie y recoger la luz solar o dejar más expuestas las plantas. Sin embargo, los investigadores californianos proponen una solución más compleja.

Cultivos agrovoltaicos en los Pirineos Orientáles Sun'Agri Omicrono

"Los paneles solares de hoy toman toda la luz y tratan de aprovecharla al máximo. Pero ¿y si una nueva generación de energía fotovoltaica pudiera tomar la luz azul como energía limpia y pasar la luz roja a los cultivos, donde es más eficiente para la fotosíntesis?", señala Matteo Camporese de la Universidad de Padova en Italia, quien fue becario visitante en UCDavis.

Dividiendo la luz

Abou Najm y el autor principal Matteo Camporese, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Civil, Ambiental y Arquitectónica de la Universidad de Padua, descubrieron con un modelo computacional que las ondas de luz roja aumentan la fotosíntesis y ayudan a las plantas a asimilar el carbono. Bajo el espectro más frío, "los cultivos pueden obtener la misma cantidad de CO2 usando menos agua", afirman los investigadores.

Estudio agrovoltaico UCDavis Omicrono

Este efecto se puede aplicar con luz hidropónica como las que se usan en los cultivos interiores. El inconveniente de este sistema es el alto coste de energía que provoca, por lo que se han propuesto encontrar una vía más sostenible y barata a largo plazo a través de los paneles solares.

Para el modelo, los científicos desarrollaron un modelo de fotosíntesis y transpiración para tener en cuenta diferentes espectros de luz. El modelo reprodujo la respuesta de varias plantas, incluidas la lechuga, la albahaca y la fresa, a diferentes espectros de luz en condiciones de laboratorio controladas. Un análisis de sensibilidad sugirió que la parte azul del espectro se filtra mejor para producir energía solar, mientras que el espectro rojo se puede optimizar para cultivar alimentos. Sin embargo, la luz azul no siempre es bien recibida por las células solares.

Aprovechando la luz azul

La mayoría de las placas solares funcionan de la misma manera: la luz alcanza el dispositivo y activa los electrones en la celda provocando que fluya la corriente eléctrica. Esto se consigue principalmente con un material el silicio, el preferido de la industria, porque puede absorber una gran parte de la luz solar y convertirla en electricidad. Sin embargo, el silicio funciona mejor con los fotones de la parte roja e infrarroja de la luz.

Filtro de luz azul para energía solar Nature-Cambridge Photon Technology Omicrono

En un extremo, los fotones de menor energía y longitud de onda más larga (infrarrojo lejano, microondas y ondas de radio) no proporcionan suficiente energía para que fluya la corriente. En el otro, los fotones verdes y azules de longitud de onda más corta acumulan más energía de la que puede manejar el silicio, y este exceso de energía se termina desperdiciando en forma de calor.

De forma paralela a este estudio de la UCDavis, otros investigadores buscan objetivos que podrían ser compatibles. Desde la Universidad de Nueva York (NYU) Tandon se presentó a mediados del año pasado un programa de investigación para desarrollar un filtro que ayude a las placas solares a aprovechar la luz ultravioleta y azul que las placas solares de silicio suelen desperdiciar más que las de espectro rojo.

Este proyecto persigue crear un accesorio que pueda utilizarse en la mayoría de paneles fotovoltaicos que se están fabricando, pero refleja la necesidad de adaptar la industria a esa parte que se está desperdiciando. La propuesta de UCDavis requiere la creación de nuevos tipos de paneles que seleccionen ese espectro azul y protejan las plantas.

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