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Agua y vatios hacen vino: cultivo de bayas con energía fotovoltaica y ciclo cerrado del agua: soluciones solares con módulos fotovoltaicos transparentes de BaWü

El sistema Agri-PV para varios tipos de berries dispone de circuitos completamente cerrados de agua y nutrientes

El sistema Agri-PV para varios tipos de bayas tiene circuitos completamente cerrados para agua y nutrientes - Imagen: Fraunhofer ISE | Oliver Hornle

🌞🍇 Agrofotovoltaica: una solución innovadora para una viticultura sostenible

🌿⚡ El uso agrícola en combinación con la energía fotovoltaica, también conocida como Agri-PV, ha adquirido mucha más importancia en los últimos años. Este método permite tener un doble uso de la tierra agrícola al utilizarla para la producción de alimentos y al mismo tiempo para generar energía solar. Especialmente en la viticultura, estas tecnologías parecen ofrecer una forma prometedora de enfrentar los desafíos del cambio climático y asegurar el rendimiento de los cultivos a largo plazo. La atención se centra especialmente en Baden-Württemberg, donde varios proyectos piloto prueban y optimizan el uso de Agri-PV en la viticultura.

La idea de la agrofotovoltaica no es nueva. El profesor Adolf Goetzberger, fundador del renombrado Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (ISE), desarrolló este concepto ya en 1981. Su visión era instalar paneles solares sobre cultivos agrícolas para generar energía solar y proteger los cultivos simultáneamente. Fraunhofer ISE estima hoy que todas las necesidades actuales de electricidad de Alemania podrían cubrirse utilizando únicamente el cuatro por ciento de las tierras agrícolas utilizando Agri-PV. Sin embargo, es importante que las instalaciones fotovoltaicas no ocupen más del 15 por ciento de la superficie agrícola para no perjudicar el uso agrícola.

Un buen ejemplo de la implementación exitosa de Agri-PV lo encontramos en Baden-Württemberg, en el marco del proyecto de investigación “Model Region Agri-Photovoltaics for Baden-Württemberg”. Aquí trabajan el Instituto Estatal de Enseñanza e Investigación para la Viticultura y la Fruticultura de Weinsberg (LVWO), el Fraunhofer ISE y otros once socios del proyecto en cinco sistemas piloto Agri-PV. Estos sistemas se utilizan para investigar las interacciones entre la generación de electricidad y el rendimiento agrícola en la viticultura. El año pasado, el Ministro de Alimentación, Zonas Rurales y Protección del Consumidor de Baden-Württemberg, Peter Hauk, inauguró en Heuchlingen un centro de investigación que prueba un sistema fotovoltaico agrícola especialmente innovador en distintos tipos de bayas. Este sistema se caracteriza por utilizar ciclos completamente cerrados de agua y nutrientes para que el cultivo de moras y fresas aproveche al máximo los recursos.

📊 Las ventajas de Agri-PV 🌿

Los tejados fotovoltaicos ofrecen una variedad de beneficios, especialmente para cultivos permanentes sensibles al clima, como las vides y diversas frutas. Protege las plantas de condiciones climáticas extremas, ya sea demasiada luz solar, fuertes lluvias o granizo. Los estudios del Fraunhofer ISE han demostrado que el uso de Agri-PV puede reducir significativamente las necesidades de riego de las plantas. Además, la sombra parcial de las plantas mejora el microclima, lo que repercute positivamente en el crecimiento de las plantas.

Una ventaja clave de Agri-PV es la reducción de los requisitos de riego. Esta propiedad es invaluable, especialmente en tiempos de cambio climático, cuando el agua se está convirtiendo en un recurso cada vez más escaso. Las sombras parciales proporcionadas por los paneles solares ayudan a mantener el suelo más fresco y húmedo. Esto no sólo conduce a un uso más eficiente del agua, sino también a una reducción de la pérdida de agua por evaporación.

El sistema Agri-PV también ayuda a proteger contra fenómenos climáticos extremos. Por ejemplo, las fuertes lluvias, que se producen cada vez más debido al cambio climático, pueden afectar gravemente a los cultivos. Los paneles solares actúan como escudo protector adicional y reducen el impacto directo de las fuertes lluvias y el granizo sobre las plantas. Esto es especialmente valioso para cultivos delicados como las vides, que pueden resultar fácilmente dañados por este tipo de fenómenos meteorológicos.

🌍 Modelos exitosas de otros países 📈

Aunque Agri-PV todavía está en sus inicios en Alemania, existen modelos internacionales que demuestran los beneficios y la eficiencia de este método. Agri-PV ya se está utilizando con éxito en países como China, India y Francia. Por ejemplo, Francia tiene varios proyectos agrícolas fotovoltaicos a gran escala en los que se han instalado paneles solares sobre vides para maximizar tanto la producción de energía como el rendimiento de los cultivos. Estos proyectos han demostrado que Agri-PV no sólo ayuda a generar energía renovable sino que también mejora las condiciones de producción agrícola.

⚙️ Retos tecnológicos y soluciones 🔧

A pesar de las numerosas ventajas, también existen desafíos que deben superarse al implementar Agri-PV. Un desafío clave es encontrar el equilibrio adecuado entre la transmisión de luz y las sombras. Los paneles solares deben diseñarse de tal manera que permitan suficiente luz solar para las plantas que crecen debajo de ellos y, al mismo tiempo, generen suficiente energía. Aquí entran en juego los módulos fotovoltaicos transparentes, desarrollados específicamente para su uso en la agricultura. Estos módulos dejan pasar la luz necesaria para el crecimiento de las plantas y al mismo tiempo generan electricidad.

Otro desafío es la integración de los módulos fotovoltaicos en la infraestructura agrícola existente. Las instalaciones deberán diseñarse de forma que no obstaculicen el cultivo de los campos. Esto requiere soluciones innovadoras en el diseño y colocación de los sistemas fotovoltaicos.

🔭 Las perspectivas para Alemania 🌐

Alemania tiene el potencial de beneficiarse enormemente de Agri-PV. Especialmente en regiones gravemente afectadas por el cambio climático, como las regiones vitivinícolas de Baden-Württemberg y Hesse, la integración de sistemas fotovoltaicos podría contribuir a garantizar el rendimiento agrícola. Los proyectos piloto en curso proporcionan información y datos valiosos que pueden ayudar a perfeccionar aún más la tecnología y aumentar su eficiencia.

Los desarrollos futuros también podrían incluir la combinación de la energía fotovoltaica agrícola con otras tecnologías sostenibles, como la energía eólica o el uso de plantas de biogás. Estos sistemas integrados podrían aumentar aún más la eficiencia energética y contribuir a una agricultura aún más sostenible.

🌧️🌱 Proteger las plantas de condiciones climáticas extremas y reducir la necesidad de riego

La agrofotovoltaica representa un método prometedor para utilizar las tierras agrícolas de manera más eficiente y, al mismo tiempo, contribuir a la transición energética. Al proteger los cultivos de condiciones climáticas extremas y reducir las necesidades de riego, Agri-PV ofrece una solución sostenible a muchos de los desafíos actuales de la agricultura. Aunque Alemania todavía se encuentra en la fase de desarrollo y prueba, los ejemplos internacionales ya muestran el enorme potencial de esta innovación. Con la financiación adecuada y más investigación, los sistemas fotovoltaicos agrícolas podrían convertirse en un futuro próximo en una parte integral de la agricultura alemana y contribuir así a garantizar la producción de alimentos y alcanzar los objetivos climáticos.

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🌿📚 Proyecto de investigación e inauguración de la primera planta piloto

🌿💡 En el marco del innovador proyecto de investigación “Model Region Agri-Photovoltaics for Baden-Württemberg”, el Instituto Estatal de Enseñanza e Investigación para la Viticultura y la Fruticultura (LVWO) de Weinsberg, el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE y otros once socios del proyecto están trabajando en cinco ejemplares Para desarrollar y probar sistemas piloto de energía fotovoltaica en el estado federado de Baden-Württemberg. En mayo de 2022, el ministro de Alimentación, Zonas Rurales y Protección del Consumidor de Baden-Württemberg, Peter Hauk, inauguró solemnemente el primero de estos sistemas piloto en la sede de Heuchlingen, una estación de la LVWO. Este centro de investigación se caracteriza por un concepto especial y sostenible: combina el cultivo de una amplia variedad de bayas con un sistema de circulación cerrado de agua y nutrientes para permitir una producción respetuosa con el medio ambiente y eficiente en el uso de recursos.

🌿🔬 Gestión de proyectos y establecimiento de objetivos.

El proyecto de investigación "Modelo de región agrofotovoltaica para Baden-Württemberg", que se extenderá hasta 2024 inclusive, está dirigido en gran medida por Fraunhofer ISE y apoyado por los ministerios estatales de medio ambiente, clima e industria energética, así como de alimentación, agricultura y agricultura. áreas y protección del consumidor. El objetivo del proyecto es establecer el concepto de agrofotovoltaica como una forma de uso de la tierra sostenible y eficiente en el espacio en la región y, en particular, promover el potencial en el área de cultivos especiales, como frutas y cultivo de bayas.

🌿🏞️ Detalles técnicos de la planta piloto

La planta piloto en Heuchlingen tiene una potencia instalada de 113 kilovatios pico y cubre una superficie de aproximadamente 2.000 metros cuadrados. En esta zona se cultivan e investigan en el cultivo de sustrato varios tipos de bayas, entre ellas frambuesas, arándanos, grosellas, fresas, grosellas y moras. El equipo de investigación está investigando la influencia del sistema agrofotovoltaico en el cultivo de estas especies de bayas y está probando el uso de diferentes sustratos, centrándose especialmente en alternativas sin turba o con poca turba.

🌿💧 Gestión del agua y sostenibilidad

Una característica central del sistema Agri-PV en Heuchlingen es el sistema cerrado de circulación de agua. En este sistema, el agua de lluvia se recoge y se almacena en un tanque de almacenamiento para que luego pueda utilizarse, en combinación con agua dulce, para regar las plantas. El exceso de líquido que fluye del sustrato de las plantas de bayas se recoge, procesa y reutiliza mediante un sistema de energía solar. Este proceso permite una reducción significativa en el uso de fertilizantes y al mismo tiempo evita que los nutrientes se filtren al agua subterránea.

🌿🌍 Análisis y objetivos a largo plazo

En el proyecto conjunto se analiza exhaustivamente el uso agrícola y respetuoso con el medio ambiente de la energía fotovoltaica. Se examinará el efecto de sinergia entre la generación de energía solar y la agricultura y se aclarará el marco legal para la implementación a gran escala de la tecnología. El objetivo es hacer que los sistemas fotovoltaicos agrícolas sean más conocidos y probados en la práctica. El gobierno federado ve la agrofotovoltaica como una respuesta orientada al futuro a los desafíos de la agricultura moderna y el cambio climático.

🌿⚡ Ventajas de la agrofotovoltaica

La agrofotovoltaica combina la producción de energía renovable y productos agrícolas en la misma superficie. De esta manera no sólo se aprovecha de forma óptima el valioso espacio, sino que también se producen alimentos y al mismo tiempo se obtiene energía renovable. Se trata de una solución inteligente y sostenible a los principales desafíos de nuestro tiempo.

🌿🍓 Importancia para la región y protección del clima

El paisaje agrícola de Baden-Württemberg desempeña un papel central en la producción alemana de frutos rojos, con 1.500 hectáreas de bayas arbustivas y 2.200 hectáreas de fresas. El desarrollo y la implementación de sistemas agro-fotovoltaicos en esta región podrían generar importantes ganancias en sostenibilidad y eficiencia. Los sistemas Agri-PV ofrecen importantes ventajas debido a su doble efecto: producción agrícola y generación de energía. Las plantas bajo sistemas Agri-PV están además protegidas de condiciones climáticas extremas como el frío, el granizo o la luz solar excesiva. Mediante el uso de módulos solares también se pueden integrar redes y otros dispositivos de protección contra plagas sin que esto reduzca el rendimiento.

🌿🔋 Uso de energía solar

Otra ventaja clave de los sistemas Agri-PV de Heuchlingen es el uso de energía solar generada localmente. Esto no sólo sirve para un suministro de energía sostenible para el sistema en sí, sino que también respalda a todo el LVWO (Instituto Estatal de Formación e Investigación para la Viticultura y el Cultivo de Frutas): el sistema Agri-PV de aproximadamente 1.000 metros cuadrados puede suministrar una parte importante de la Las necesidades de electricidad de LVWO se cubrirán de forma sostenible y respetuosa con el clima. En tiempos de altos precios de la energía y dificultades de adquisición, este es otro aspecto positivo de esta planta piloto”.

🌿💦 El sistema de circulación de agua y sus ventajas.

Los circuitos de agua cerrados de la instalación Agri-PV en Heuchlingen contribuyen significativamente a la eficiencia y la sostenibilidad. El agua de lluvia se recoge, almacena y utiliza sistemáticamente para el riego. El exceso de agua de riego que se acumula en el sustrato se recicla y se vuelve a utilizar. Este proceso no sólo mejora la eficiencia de los recursos sino que también previene la contaminación del agua subterránea por exceso de nutrientes. Estos enfoques innovadores no sólo son beneficiosos para el medio ambiente, sino que también ofrecen aplicaciones prácticas para los agricultores, permitiéndoles reducir sus costos operativos y al mismo tiempo ser más respetuosos con el medio ambiente.

🌿🔍 Un plan para el futuro

Por lo tanto, el proyecto “Región modelo agrofotovoltaica para Baden-Württemberg” puede servir como modelo para futuros sistemas agrícolas que sean eficientes desde el punto de vista energético y agrícola. El éxito y la evaluación continuos de estas plantas piloto pueden ayudar a promover una agricultura sostenible y respetuosa con el medio ambiente en Alemania y más allá. A través de investigaciones específicas y tecnologías innovadoras, se muestra cómo la producción agrícola y la producción de energía renovable pueden ir de la mano para superar los desafíos del cambio climático y al mismo tiempo garantizar un suministro de alimentos sostenible.

🌿🌞 Una contribución a la sostenibilidad global

La interacción entre la generación de energía solar y la agricultura que ahorra recursos ayuda a hacer realidad la visión de un futuro sostenible. Los resultados del proyecto “Modelo de región agrofotovoltaica para Baden-Württemberg” podrían ser pioneros para un cambio global hacia una agricultura ecológica y económicamente equilibrada. Este enfoque innovador demuestra que es posible combinar la producción de alimentos con la creciente necesidad de energías renovables y contribuir así decisivamente a la solución de los desafíos globales.

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🌞🔋 Módulos fotovoltaicos transparentes: Soluciones solares innovadoras para agro-PV, aparcamientos solares y pérgolas urbanas

📚📚 El desarrollo y la integración de las energías renovables ha avanzado rápidamente en los últimos años. Se presta especial atención a los módulos fotovoltaicos (PV) transparentes. Estas innovadoras soluciones solares no sólo son eficientes y sostenibles, sino también versátiles. Son igualmente adecuados para sistemas fotovoltaicos agrícolas (Agri-PV), aparcamientos solares y pérgolas solares urbanas. Echemos un vistazo en profundidad a estas fascinantes tecnologías y sus aplicaciones.

🌞 🔍 Fotovoltaica transparente: una visión general

Los módulos fotovoltaicos transparentes se diferencian de los módulos solares convencionales por sus propiedades translúcidas. Permiten aprovechar la energía solar sin bloquear completamente el paso de la luz. Esto se logra mediante materiales y tecnologías especiales que absorben parcialmente la luz solar y la convierten en energía eléctrica, dejando pasar el resto de la luz.

🌿🌞 Agri-PV: Sinergia entre agricultura y energía solar

Agri-PV se refiere al uso simultáneo de tierras agrícolas tanto para la producción de alimentos como para la generación de energía solar. Los módulos fotovoltaicos transparentes desempeñan un papel central en este ámbito, ya que dejan pasar la luz solar en una cantidad óptima para las plantas.

En agricultura, la disponibilidad y distribución de la luz es crucial para el crecimiento de las plantas. Al colocar estratégicamente paneles fotovoltaicos transparentes sobre los campos, los agricultores pueden regular la luz para garantizar condiciones óptimas de crecimiento. Al mismo tiempo, la electricidad generada por los módulos se puede utilizar directamente en la granja o inyectarse a la red eléctrica. Este doble uso contribuye significativamente a la eficiencia y la sostenibilidad.

Otra ventaja de los sistemas Agri-PV es la protección de los cultivos de condiciones climáticas extremas. Los módulos fotovoltaicos pueden actuar como una especie de escudo protector que protege a las plantas de la luz solar intensa, el granizo o las fuertes lluvias. Esto no sólo mejora el rendimiento de los cultivos, sino que también reduce el riesgo de daños a los cultivos y aumenta la resiliencia agrícola a las fluctuaciones climáticas.

🚗🔋 Plazas de aparcamiento solares: más que una simple plaza de aparcamiento

Las plazas de aparcamiento solares son sistemas multifuncionales que han adquirido cada vez más importancia en los últimos años. Cubrir las plazas de aparcamiento con módulos fotovoltaicos no sólo genera energía adicional, sino que también genera beneficios prácticos para los usuarios. Los vehículos están protegidos de las inclemencias del tiempo y el espacio se aprovecha de forma eficiente.

Los módulos fotovoltaicos transparentes ofrecen aquí una ventaja especial. Sus propiedades translúcidas garantizan que las zonas inferiores no se oscurezcan por completo. Esto crea un entorno agradable y seguro para los usuarios del aparcamiento al aumentar la visibilidad y la sensación general de apertura.

Los aparcamientos solares también ayudan a reducir el efecto isla de calor urbano. Las superficies de hormigón y asfalto almacenan y reflejan el calor, lo que provoca temperaturas más altas en las zonas urbanas. Al instalar paneles fotovoltaicos sobre estas superficies, parte de la energía del sol se convierte inmediatamente en electricidad, lo que reduce la cantidad de calor absorbido y reflejado, ayudando así a enfriar el ambiente.

Además, estos sistemas son ideales para integrar estaciones de carga para vehículos eléctricos. La energía solar generada se puede utilizar directamente para cargar vehículos, reduciendo aún más la dependencia de la energía fósil y reduciendo la huella de carbono. Esto es particularmente ventajoso en áreas urbanas donde el espacio es limitado y el uso multifuncional es particularmente importante.

Adecuado para:

🌇🌞 Pérgolas solares urbanas: la estética se une a la sostenibilidad

Las pérgolas solares urbanas son cada vez más populares en las zonas urbanas. Estas estructuras combinan funciones estéticas y prácticas al proporcionar sombra y al mismo tiempo generar energía solar. Los módulos fotovoltaicos transparentes son especialmente adecuados porque dejan pasar la luz natural y, al mismo tiempo, proporcionan una agradable sombra.

En el centro de las ciudades, estos paneles solares se utilizan a menudo en parques públicos, plazas o terrazas como soluciones innovadoras para generar energía. La integración de paneles solares en elegantes pérgolas no sólo embellece el paisaje urbano, sino que también contribuye a la transición energética.

Una ventaja significativa de los módulos fotovoltaicos transparentes en estructuras urbanas es su capacidad para hacer que los edificios y otras estructuras sean energéticamente autosuficientes. Imagine un centro de la ciudad en el que todos los edificios públicos, plazas y zonas de tráfico funcionan con energía solar. Esto podría contribuir significativamente a reducir el consumo urbano de energía procedente de fuentes fósiles.

Tampoco hay que descuidar el aspecto social. Las pérgolas solares ofrecen a las personas de las zonas urbanas lugares protegidos donde pueden quedarse y relajarse. Este tipo de iniciativas no sólo promueven el uso de energías renovables, sino también el conocimiento y la aceptación de las tecnologías solares entre la población.

Adecuado para:

🏛️🔋 Integración en estructuras existentes

A pesar de sus numerosas ventajas, los módulos fotovoltaicos transparentes también enfrentan algunos desafíos. Uno de los mayores obstáculos es la integración de estos sistemas en las estructuras existentes. La instalación de módulos fotovoltaicos transparentes requiere una estrecha colaboración entre arquitectos, urbanistas y expertos en energía para garantizar que se cumplan por igual los requisitos estéticos, funcionales y técnicos.

No obstante, los beneficios a largo plazo superan a los negativos. El futuro pertenece a los módulos fotovoltaicos transparentes, ya sea en la agricultura, en los aparcamientos o en las zonas urbanas. Su amplia gama de usos y las mejores condiciones ambientales que crean son invaluables. A través de la innovación continua y la inversión en investigación y desarrollo, la tecnología se está volviendo cada vez más eficiente y rentable.

En conclusión, los módulos fotovoltaicos transparentes representan una solución clave a los desafíos del suministro energético moderno. Al integrar la energía solar de una manera estéticamente agradable y funcionalmente efectiva, ayudan a satisfacer nuestras necesidades energéticas de manera sostenible mientras embellecen nuestro entorno.

El futuro del suministro energético no pasa sólo por encontrar soluciones eficientes y económicas, sino también que se adapten armoniosamente a nuestra vida diaria. Los módulos fotovoltaicos transparentes son un excelente ejemplo de cómo las tecnologías innovadoras pueden hacernos avanzar en este camino.

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