Algunas ideas innovadoras parecen emerger de la noche a la mañana, mientras que otras se arraigan más lentamente, esperando a que prosperen las condiciones correctas.
Agrovoltaics es un sistema de paneles solares y cultivos alimenticios que coexisten en la misma parcela, que pertenece a esta última categoría.
Adolf Gotzberg Adolf Goetzberger, fundador del Instituto Fraunhofer para sistemas solares, y Amin Zastro (Armin Zastrow), fueron pioneros en este concepto en 1981. En ese momento, la energía fotovoltaica era costosa y rara vez se veían computadoras.
Como resultado, estudiaron las ecuaciones de sistemas de doble uso en calculadoras de bolsillo programables y publicaron un documento llamado Kartoffeln Unterm Kollektor (patata bajo el panel).
Adolf Gotzberg más tarde señaló que se trata de una razón muy fácil de aceptar, porque las patatas en un crecimiento sombra poco mejor.
35 años después, el mundo parece estar listo para sus ideas.
Desde 2010, el precio de los paneles solares se ha desplomado en más de 50%, y muchos agricultores han encontrado que es más rentable cultivar cultivos bajo enormes arsenales solares. Para cualquier agricultor, este cambio es de importancia económica.
Pero ha ido construyendo gradualmente un juego que podría socavar la seguridad alimentaria mundial. Agrovoltaics es una forma de salir de los problemas. Es decir, si puede satisfacer el voraz apetito del mundo por la comida y la energía.
Hay una pregunta clave: ¿pueden los agricultores obtener la misma producción de alimentos bajo paneles solares?
Más y más estudios han demostrado que pueden. Demasiadas sombras pueden dañar los cultivos, muy poco daño a la electricidad.
El espaciado adecuado entre los paneles solares y la inclinación de la matriz son claves para obtener la combinación correcta de potencia y producción de cultivos.
En 2010, Christian Dupraz y sus colegas del Instituto Nacional de agricultura de Francia establecieron la primera granja de investigación agrícola cerca de Montpellier. Plantaron dos cultivos en suficiente luz solar, mientras que el otro usaba una matriz de densidad fotovoltaica estándar, que generó la mayor cantidad de electricidad.
Las cosechas de la tercera estación crecen debajo de un arsenal de la mitad-densidad, que permite que más luz pase a través de los paneles solares. Al final de las tres temporadas de crecimiento, los cultivos plantados bajo paneles de densidad completa han perdido casi el 50% de su productividad. Esto no es particularmente sorprendente.
Vale la pena notar que las plantas bajo la placa de media densidad son tan prolíficas e incluso más que las plantas bajo pleno sol. Los investigadores Hélènemarrou explicaron que la lechuga se adapta a la luz baja aumentando el tamaño de la hoja.
Ella también escribió en un papel 2013 que en un mundo más caliente, el abastecimiento de agua podría estar en la fuente corta, y las plantas sombreadas bajo paneles solares podrían reducir la demanda para el agua. "Hemos demostrado en este experimento que el uso de JcJ (sistemas de energía fotovoltaica) para cubrir los cultivos de hortalizas de regadío puede ahorrar de 14% a 29% de agua de evaporación, dependiendo del nivel de sombra producido y el cultivo de cultivos.
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Basándose en los hallazgos de la investigación francesa, Adolf Gotzberg, investigador alemán del Instituto Fraunhofer para Adolf Goetzberger, ha comenzado a debatir sobre la viabilidad de las operaciones agrícolas a gran escala.
En un tercio de hectáreas de tierras de cultivo cerca del lago de Constanza, Alemania, instalaron 720 paneles solares de doble cara, lo que significa que pueden capturar la luz desde arriba y abajo.
En Francia, sus monturas de panel son altas desde el suelo, lo que permite que la mayoría de la luz del día llegue a los cultivos y mueva equipos agrícolas grandes bajo el arsenal. En septiembre de 2016, los investigadores conectaron la planta de prueba solar a la red y sembraron el trigo de invierno, el apio, las patatas y el trébol bajo el arsenal.
Después del primer año, la producción total de alimentos y electricidad fue 60% más alta que la comida y la electricidad cosechada cada dos metros cuadrados. Comparado al trébol que crece en el sol, el trébol es el mejor, y la productividad cae por solamente cerca de 5%.
Los rendimientos de las patatas, el trigo y el apio se han reducido en un 19% en comparación con las parcelas de ensayo sin paneles solares. Benedikt Klotz, un asistente estudiantil en el Instituto Fraunhofer, explicó: ' la generación de energía en general va mucho más allá de las pérdidas agrícolas.
' Estos paneles proporcionan energía suficiente para potenciar hasta 62 viviendas al año. Klotz dijo que el objetivo es mejorar este objetivo en el futuro.
El programa piloto de investigación duró tres años. "En última instancia, queremos llevar a APV (Agrophotovoltaics) a la fase de preparación de la industria de la construcción a gran escala.
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Asumiendo que toda la lechuga cultivada en los Estados Unidos se transforma en un sistema fotovoltaico agrícola, podría aumentar la capacidad total del país por un doblez.
¿Qué tan grande es esto? este es un problema reciente resuelto por algunos institutos de investigación modelo.
Por ejemplo, Joshua Pearce, un ingeniero de la Universidad técnica de Michigan, se preguntó qué pasaría si se instalaran paneles solares en una granja de uva en la India. Teniendo en cuenta la sombra de las uvas, él y sus colegas crearon un modelo de computadora tecno-económica, insertando números, y encontraron que el valor económico de las granjas de uva indias podría incrementarse en más de 15 veces en comparación con la agricultura tradicional, sin descenso en la producción de uva.
Si este doble uso de la tierra ocurre en la India, entonces la generación de energía puede ser suficiente para alimentar a 15 millones personas. Pearce y sus colegas también estudiaron el cultivo de lechuga en los Estados Unidos.
Se supone que si toda la producción de lechuga en los Estados Unidos se convierte en sistemas agrícolas, la generación de energía fotovoltaica puede aumentar de 40 a 70.000 MW.
Desde este punto de vista, esta cifra es casi dos veces la capacidad instalada total de la generación de energía fotovoltaica en los Estados Unidos al final de 2017. PV + agricultura puede aumentar la instalación PV de Estados Unidos por al menos un doblez