Imagine que es un agricultor que lucha por mantenerse al día con las demandas de producción debido al clima cada vez más estresante. O quizás es un productor de energía renovable que lucha contra el calor y el clima dramáticos. Con temperaturas crecientes, los paneles solares se calientan demasiado para funcionar correctamente, y los cultivos demandan más agua, problemas que se ven agravados por la sequía y las condiciones climáticas.

Greg Barron-Gafford, profesor asociado de la Universidad de Arizona, muestra que la combinación de estos dos sistemas, la infraestructura de paneles solares (fotovoltaicos) y la agricultura, puede crear una relación mutuamente beneficiosa. Esta práctica de co-ubicar los dos plantando cultivos bajo la sombra de paneles solares se llama agrivoltaics.

"En un sistema agrivoltaico, "Barron-Gafford dice:"El ambiente debajo de los paneles es mucho más fresco en el verano y se mantiene más cálido en los inviernos. Esto no solo reduce las tasas de evaporación de las aguas de riego en el verano, pero también significa que las plantas no se estresan tanto ". Los cultivos que crecen bajo un menor estrés por sequía requieren menos agua, y como no se marchitan tan fácilmente al mediodía debido al calor, pueden realizar la fotosíntesis por más tiempo y crecer de manera más eficiente.

En el suroeste de EE. UU., hay una sobreabundancia de luz solar, y el medio principal de instalar paneles solares es empacarlos densamente en un sitio. El estudio de Barron-Gafford sobre los beneficios de los agrivoltaicos no cambia esa densidad, pero simplemente eleva los paneles para que los cultivos crezcan casi en plena sombra. "¿Qué es súper interesante? " el explica, "es que podemos reducir aproximadamente el 75% de la luz solar directa que llega a las plantas, pero todavía hay tanta luz difusa que hace que debajo de los paneles las plantas crezcan realmente bien ".

Barron-Gafford y su equipo trabajan con agricultores a través de la oficina de extensión de la universidad, así como con colegas agrícolas comunitarios en el área de Tucson, en el diseño de las parcelas de prueba. Los ensayos agrivoltaicos actuales cubren unos 165 metros cuadrados, pero el próximo año se están desarrollando instalaciones más grandes en granjas en funcionamiento. También trabajan en estrecha colaboración con el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía para trabajar hacia la coherencia en el desarrollo de planes de instalaciones de uso compartido.

Los agricultores también ayudan a los investigadores a decidir sobre cultivos de prueba. Cada primavera y otoño cultivan frijoles, Tomates, y un par de tipos de pimientos. Cultivan hierbas y especias de gran valor, mostrando los beneficios adicionales potenciales que pueden provenir de la selección intencional de cultivos que de otra manera no podrían crecer bien en condiciones típicas, pero eso ahora puede crecer bien a la sombra de los paneles solares.

También funcionan con verduras de hoja verde como lechugas, acelgas y col rizada, que parecen crecer mejor en este sistema. Las plantas en ambientes con mucha luz tienden a tener hojas más pequeñas, una adaptación para no capturar demasiada luz solar y abrumar el sistema de fotosíntesis. Las plantas en ambientes con poca luz desarrollan hojas más grandes para esparcir la clorofila que captura la luz y que permite que las plantas cambien la luz en energía. Los investigadores están viendo que en sus ensayos:las plantas de albahaca producen hojas más grandes, las hojas de col rizada son más largas y anchas, y las hojas de acelga son más grandes. Esto es clave para estos cultivos porque los agricultores cosechan las partes frondosas de estas plantas.

Los propios paneles solares también se benefician de la ubicación conjunta. En lugares donde la temperatura supera los 75 grados Fahrenheit cuando hace sol, Los paneles solares comienzan a tener un rendimiento bajo porque se calientan demasiado. La evaporación del agua de los cultivos crea un enfriamiento localizado, lo que reduce el estrés por calor en los paneles superiores y aumenta su rendimiento. En breve, es un beneficio mutuo en el nexo entre alimentos, agua y energía.

Cuando llega el momento de cosechar las cosechas, en realidad no es una gran molestia, explica Barron-Gafford, ya que los agricultores pueden utilizar gran parte del mismo equipo. "Levantamos los paneles para que estuvieran a unos 3 metros (10 pies) del suelo en el extremo inferior para que los tractores típicos pudieran acceder al sitio. Esto fue lo primero que los agricultores de la zona dijeron que debería estar en su lugar para que consideren cualquier tipo de adopción de un sistema agrivoltaico ".

El principal inconveniente de un sistema agrivoltaico es el costo de acero adicional para elevar los paneles, pero Barron-Gafford cree que los aumentos en el rendimiento de los productos alimenticios y los ahorros en agua compensarían esta inversión adicional. "Creo que la razón principal por la que más productores aún no utilizan este sistema es la falta de conciencia o la incertidumbre sobre su potencial, " él afirma.

Ahora con evidencia de los beneficios de esta relación entre agricultura y fotovoltaica, el equipo está buscando formas aún más eficientes de coubicación. Por ejemplo, quieren experimentar con paneles solares que se puedan mover a posiciones completamente verticales, permitiendo que los tractores se muevan a través de las filas de paneles para llegar al suelo y los cultivos sin tener que elevar los paneles en absoluto.

Dicho eso Barron-Gafford afirma que los agricultores no necesitan esperar planes futuros para adoptar esta práctica, y tampoco las empresas solares. Para beneficiarse de la agrivoltaica ahora mismo, no necesitan hacer nada más que elevar los mástiles que sostienen las filas de paneles.

"Eso es parte de lo que hace que este trabajo actual sea tan emocionante, " él añade, "¡Un pequeño cambio en la planificación puede generar muchísimos beneficios!"