Invernaderos con doble cosecha: alimentos y electricidad bajo un mismo techo

Cultivar alimentos y producir electricidad en la misma superficie. Es la idea que hay detrás de la agrivoltaica, una estrategia que surgió a principios de los años 80 del siglo, aunque el término no se acuñó hasta 2012. Desde entonces, especialmente a partir de 2018, el modelo ha ido creciendo gracias al desarrollo de nuevas tecnologías fotovoltaicas y a la necesidad de adaptar la agricultura al cambio climático. Hoy se ha convertido en una de las aplicaciones que más interés despierta, tanto por parte de la comunidad científica como del sector agrícola.

La propuesta puede aplicarse en explotaciones al aire libre, pero también en invernaderos, donde la cubierta actúa como una fuente de electricidad mientras protege las plantas. El reto, sin embargo, está en el equilibrio, ya que los cultivos necesitan luz para realizar la fotosíntesis, crecer y dar frutos. Si los paneles bloquean demasiada radiación se resienten; si la dejan pasar en exceso, la producción eléctrica disminuye.

Interior de invernadero.

Aunque ya existen algunas instalaciones a nivel mundial que emplean este tipo de tecnologías, prima el fin comercial por encima del científico. Con ese objetivo, un equipo de investigación de la Universidad de Jaén (UJA) ha analizado cómo dos modelos comerciales de paneles solares semitransparentes modifican las condiciones de cultivo dentro de un invernadero. El trabajo, publicado en la revista AgriEngineering, se centra en lo que ocurre bajo la cubierta: la cantidad y el tipo de luz que se filtra, cómo cambia la temperatura y la humedad, tanto del ambiente como del suelo, y la concentración de dióxido de carbono.

Mejora del microclima

Los investigadores construyeron dos pequeños invernaderos experimentales de apenas dos metros cuadrados, adaptados al tamaño de los paneles solares utilizados, con un sistema de sensores para medir todos los parámetros. En uno incorporaron un módulo de telururo de cadmio, con un 50 % de transparencia, y en el otro de silicio amorfo, que bajaba hasta el 20 %. Además utilizaron un tercer prototipo de control con cubierta transparente para comparar los resultados.

Durante un año cultivaron tomates y lechugas en cinco ciclos sucesivos. Los prototipos se instalaron en las instalaciones de la Universidad de Jaén, una zona de clima mediterráneo semiárido con veranos muy cálidos y baja humedad, condiciones similares a las de Almería, el mayor referente internacional de la agricultura bajo plástico.

Prototipos de invernaderos.

Los resultados mostraron que los paneles no actúan solo como una fuente de energía, sino que transforman el ambiente en el que crecen las plantas. Las cubiertas redujeron la temperatura dentro de los prototipos, con picos de hasta cinco grados menos, aumentaron la humedad relativa y suavizaron las condiciones extremas propias de los meses más calurosos. En otras palabras, funcionaron como un escudo frente al exceso de radiación y calor.

Sin embargo, no filtraron la luz de la misma manera. Eso que nuestros ojos perciben como colores, son distintas longitudes de onda. Los expertos comprobaron que el modelo de telururo de cadmio dejó pasar con mayor facilidad la azul y la 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 a la Fundación Descubre el investigador de la UJA Jesús Montes, coautor del estudio.

Tecnologías adaptadas al cultivo

La investigación puso de relieve otros cambios significativos:

• Al crear un ambiente más fresco y húmedo, los paneles redujeron la tendencia del suelo y de las plantas a perder agua por evaporación. Según los cálculos del equipo, este efecto fue de alrededor del 31 % con los paneles de telururo de cadmio y superó el 60 % con los de silicio amorfo, cifras especialmente relevantes en zonas sometidas a temperaturas extremas y escasez hídrica. “Esto supone una reducción del consumo de agua y del gasto económico que conlleva”, apunta el investigador de la UJA Alejandro Cruz, coautor del estudio.
• El silicio amorfo protegió más frente al calor y redujo la pérdida potencial de agua, pero al dejar pasar menos luz podría limitar el crecimiento de cultivos exigentes, como el tomate. En cambio, el telururo de cadmio ofreció un resultado más equilibrado entre producción eléctrica y desarrollo de las plantas, especialmente en cultivos de hoja o especies adaptadas a condiciones de menor radiación.

El enfoque no está, por tanto, en la búsqueda del mejor panel, sino en entender qué tecnología se adapta mejor a cada cultivo, clima y objetivo productivo. Para ello el equipo continuará comparando otros modelos fotovoltaicos en nuevas instalaciones experimentales, ya más próximas a un invernadero comercial. También han analizado cómo estas condiciones influyen en el crecimiento de las plantas, comprobando que se adaptan expandiendo las hojas y alargando los tallos para aprovechar al máximo la luz.

Muestras de tomates.

Un modelo de agrivoltaica que estudian en paralelo a las explotaciones al aire libre, con módulos fotovoltaicos en un olivar. “Ambas estrategias permiten que el agricultor tenga otra fuente de beneficios económicos en años de malas cosechas; dar un uso dual a la tierra sin sacrificar los cultivos, porque pueden convivir”, concluye Cruz.

Así, la cubierta deja de ser solo un techo para producir una segunda cosecha, un modelo con el que la agricultura pueda responder mejor a un futuro de altas temperaturas y escasez hídrica.

Más información en #CienciaDirecta: Demuestran que los paneles solares semitransparentes mejoran el microclima de los invernaderos