Científicos de la Universidad de Swansea han desarrollado una nueva herramienta para ayudar a identificar materiales fotovoltaicos (PV) óptimos capaces de maximizar el crecimiento de los cultivos al mismo tiempo que se genera energía solar.
En un estudio reciente publicado en Solar RRL, académicos del Departamento de Física de la Universidad han estado explorando el efecto de los materiales fotovoltaicos semitransparentes colocados sobre los cultivos, una aplicación ejemplar de la agrivoltaica (paneles solares combinados con entornos agrícolas).
Una ilustración que muestra tres aplicaciones de la agrivoltaica. Un entorno de cultivo protegido, como un invernadero avanzado (derecha), en el que se integran células fotovoltaicas ligeras y semitransparentes en el techo o las paredes. Las células fotovoltaicas semitransparentes y opacas también se pueden combinar con entornos de cultivo abiertos y ganado, proporcionando sombra al mismo tiempo que se genera energía (izquierda). Crédito: Austin Kay
Como parte de este trabajo, el equipo ha desarrollado una innovadora herramienta gratuita que predice la transmisión de luz, la absorción y la generación de energía de diferentes materiales fotovoltaicos en casi cualquier parte del mundo mediante mediciones geográficas, físicas y eléctricas.
Austin Kay, autor principal del estudio y candidato a doctorado en la Universidad de Swansea, dijo: «Esta tecnología, que nos permite comparar muchos tipos de materiales fotovoltaicos, podría ayudarnos a determinar cómo equilibramos la producción de alimentos y la generación de energía renovable».
Un factor clave para optimizar la agrovoltaica es seleccionar el material fotovoltaico adecuado, lo que requiere comprender cómo absorbe el material diferentes longitudes de onda (colores) de luz, así como su banda prohibida. Una banda prohibida más amplia significa que el material puede absorber luz de mayor energía y longitud de onda más corta (azul), mientras que una banda prohibida más estrecha permite la absorción de luz de menor energía y longitud de onda más larga (roja).
Al seleccionar cuidadosamente los materiales fotovoltaicos con bandas prohibidas y propiedades de absorción específicas, los investigadores pueden ajustar con precisión el «color» de la luz transmitida a través de los paneles fotovoltaicos semitransparentes para que lleguen a los cultivos, que absorben principalmente la luz roja y azul para realizar la fotosíntesis y reflejan la luz verde.
El director del proyecto, el profesor asociado Ardalan Armin, dijo: «Al optimizar la combinación de paneles solares y agricultura, la agrivoltaica tiene el potencial de contribuir significativamente a la descarbonización del sector agrícola. Este enfoque no solo genera energía limpia, sino que también mejora la seguridad alimentaria».
Los paneles solares o fotovoltaicos se pueden introducir en entornos agrícolas de muchas maneras para proporcionar energía generada localmente con un efecto mínimo en la producción de una granja. Se pueden colocar en los techos de invernaderos o politúneles y también se pueden utilizar para proporcionar refugio al ganado.
A cambio, el ganado puede reducir los costos de mantenimiento al comer la vegetación alrededor de los paneles. Sin embargo, es fundamental considerar cuidadosamente el tipo de ganado, ya que algunas especies, como las cabras, pueden saltar sobre los paneles fotovoltaicos y causar daños irreversibles.
Más información: Austin M. Kay et al, Sobre los límites de rendimiento de la energía agrovoltaica: desde consideraciones termodinámicas hasta consideraciones geometeorológicas, Solar RRL (2024).
