Agrofotovoltaica: el enigma que falta para los economistas energéticos y la energía agrícola: generación de energía agrícola o generación de electricidad con agro-PV

Cuando se habla de producción de energía agrícola o del uso de energías renovables en la agricultura, se suele pensar primero en plantas de biogás. De hecho, estas plantas se han extendido en los últimos 10 años y representan una proporción significativa de energía renovable en la generación de electricidad agrícola (18,45 % en 2021).

La mayor parte de la biomasa proviene de residuos agrícolas como el estiércol, los purines y la paja. Según la Agencia de Recursos Renovables (FNR), solo se aprovecha actualmente un tercio de este potencial. La madera para energía, que incluye residuos forestales e industriales, así como desechos de madera, es la segunda forma de biomasa más utilizada. Dos tercios de este potencial ya se están aprovechando.

Una ventaja importante de la bioenergía es que puede almacenarse y compensar las fluctuaciones de la energía eólica y solar.

Las desventajas de la bioenergía son especialmente pronunciadas cuando se cultiva biomasa. Las tierras agrícolas destinadas a cultivos energéticos ya no pueden utilizarse para la producción de alimentos y piensos. La creciente demanda de biomasa provoca cambios en el uso del suelo. A largo plazo, esta competencia puede, entre otras cosas, incrementar el precio de los productos agrícolas.

Además, la biomasa es el uso menos eficiente de las energías renovables. Su eficiencia (es decir, la cantidad de energía producida en una superficie determinada) oscila entre el 0,5 y el 1 %. La eficiencia de un módulo solar ronda el 20 %. La energía eólica y solar superan significativamente a la biomasa en términos de eficiencia de superficie.

Participación de las energías renovables en la generación bruta de electricidad en Alemania en 2020 y 2021 – Imagen: Xpert.Digital

La estadística muestra la proporción de fuentes de energía renovables en la generación bruta de electricidad en Alemania en 2020 y 2021. En 2021, alrededor del 7,5 por ciento de la generación bruta total de electricidad en Alemania se produjo a partir de biomasa.

Participación de las energías renovables en la generación bruta de electricidad en Alemania en 2020

• Energía eólica (terrestre) – 18,40%
• Fotovoltaica – 8,60 %
• Biomasa – 7,80 en %
• Energía eólica (marina) – 4,80 %
• Energía hidroeléctrica – 3,30 en %
• Residuos municipales – 1 en %
• Energía geotérmica – 0,04%

Porcentaje de fuentes de energía renovables en la generación bruta de electricidad en Alemania 2021*

• Energía eólica (terrestre) – 15,80%
• Fotovoltaica – 8,80 en %
• Biomasa – 7,50 en %
• Energía eólica (marina) – 4,30 %
• Energía hidroeléctrica – 3,40 en %
• Residuos municipales – 1 en %
• Energía geotérmica – 0,03 %

*Preliminar.

En un centro de investigación de la “Región Modelo Agrofotovoltaica de Baden Württemberg” ya se utilizan módulos solares parcialmente transparentes.

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Energías renovables – Generación de electricidad en Alemania por fuente de energía en 2011 y 2021 – Imagen: Xpert.Digital

Producción de biomasa

En 2011, la biomasa representó el 25,88 % de la generación bruta de electricidad únicamente a partir de fuentes de energía renovables (124,02 teravatios hora/TWh). En 2021, la generación bruta total de energía renovable alcanzó los 238 TWh. Esto representa un aumento de casi el 92 % en 10 años. La proporción de biomasa, que era del 25,88 % en 2011, descendió al 18,45 % en 2021.

Potencia de salida de las turbinas eólicas

La energía eólica terrestre también aumentó significativamente su generación de electricidad. Esto se atribuye al crecimiento de la capacidad instalada, especialmente entre 2014 y 2017. Sin embargo, el ritmo de expansión ha disminuido considerablemente en los últimos años. El mercado de aerogeneradores marinos también ha experimentado fluctuaciones significativas recientemente.

Producción de plantas de energía renovable (ER) en todo el mundo

A nivel mundial, la capacidad instalada de plantas de energía renovable aumenta anualmente. Recientemente, Asia registró la mayor capacidad instalada. Europa registró casi la mitad de la capacidad instalada de Asia. Entre las plantas de energía renovable, la energía hidroeléctrica fue la fuente de energía con mayor capacidad instalada a nivel mundial.

Generación bruta de electricidad a partir de energías renovables en Alemania por fuente de energía en comparación interanual 2011

• Energía eólica terrestre: 49,20 teravatios hora
• Fotovoltaica – 19,60 en teravatios hora
• Biomasa: 32,10 en teravatios hora
• Energía eólica marina: 0,60 en teravatios hora
• Energía hidroeléctrica* – 17,70 en teravatios hora
• Residuos domésticos** – 4,80 en teravatios hora
• Energía geotérmica – 0,02 en teravatios hora

Generación bruta de electricidad a partir de energías renovables en Alemania por fuente de energía en comparación interanual 2021

• Energía eólica terrestre: 92 teravatios hora
• Fotovoltaica – 51,20 en teravatios hora
• Biomasa: 43,90 en teravatios hora
• Energía eólica marina: 25,30 en teravatios hora
• Energía hidroeléctrica* – 19,70 en teravatios hora
• Residuos domésticos** – 5,70 en teravatios hora
• Energía geotérmica – 0,20 en teravatios hora

* Generación en centrales hidroeléctricas de pasada y de almacenamiento, así como generación a partir de afluentes naturales en centrales de bombeo.
** Generación únicamente a partir de la fracción biogénica de los residuos sólidos urbanos (aprox. 50 por ciento).

Si bien la biomasa no se ha desarrollado tan rápidamente en los últimos 10 años y ha sido superada por la energía fotovoltaica, su almacenamiento y disponibilidad siguen siendo una ventaja crucial sobre esta última, que debe seguir promoviéndose. Es evidente para todos los involucrados que la biomasa no puede expandirse al mismo ritmo que la generación de energía solar. Sin embargo, aún se pueden lograr avances significativos con la biomasa, en particular en la expansión del potencial existente.

Ni siquiera la agrovoltaica puede compensar la desventaja de un almacenamiento de energía deficiente. En comparación con la biomasa, no existe una escala comparable de almacenamiento de energía en términos de impacto ambiental positivo. En resumen, la biomasa siempre será más económica de almacenar que el almacenamiento de energía, lo que también se refleja en la evaluación de impacto ambiental. El impacto ambiental del almacenamiento de energía solo es positivo si la energía utilizada en su producción se ahorra durante el proceso de uso.

La combinación y ampliación de la funcionalidad de la biomasa con la energía fotovoltaica agrícola da como resultado una densificación y un aumento del potencial de generación de electricidad agrícola

Gracias a los módulos solares transparentes, las zonas rurales con agricultura activa tienen acceso a una fuente de energía más amplia y rentable. Esto aplica a áreas que son tierras fértiles y valiosas para la agricultura y que no pueden utilizarse para la generación de energía fotovoltaica, como los sistemas terrestres.

La transmisión de luz de los módulos solares transparentes permite la generación de electricidad y al mismo tiempo el cultivo y crecimiento de plantas.

La situación es diferente para las instalaciones, también conocidas como parques solares terrestres, parques solares a cielo abierto o parques solares. Un requisito previo para estas instalaciones es que no es posible la explotación agrícola rentable en estas zonas. Se trata de "zonas desfavorecidas", donde las difíciles condiciones naturales de producción, debido a la altitud, la pendiente, las condiciones climáticas, la accesibilidad o la mala calidad del suelo, tienen mayor probabilidad de provocar el abandono de la agricultura que en las zonas no desfavorecidas. Las zonas desfavorecidas se subdividen en zonas montañosas, zonas agrícolas desfavorecidas y pequeñas áreas.

La composición y fertilidad del suelo (puntos de suelo) también desempeñan un papel importante. Esto incluye el Valor Comparativo Agrícola (VCA). Este representa la rentabilidad agrícola u hortícola aproximada de una explotación agrícola, según la Ley de Valoración de Tierras Cultivables, aprobada el 16 de octubre de 1934. Los cálculos del VCA incorporan factores como la fertilidad del suelo, las condiciones generales del suelo, la calidad del suelo, las condiciones climáticas y el riego.

Si estos factores y las condiciones del suelo se evalúan positivamente y, por lo tanto, se deniega el permiso para construir un parque solar o un sistema fotovoltaico en superficie en este terreno agrícola utilizable, la agrovoltaica se convierte en una alternativa interesante y una medida más eficiente. Este enfoque permite, en esencia, duplicar la utilización del terreno agrícola.

Agrofotovoltaica para la agricultura y la transición energética – Imagen: Xpert.Digital / affendi shahidan | Shutterstock.com

Adecuado para:

• Sistemas Agri-PV / AgriPV: Una gran oportunidad con la agrofotovoltaica para la agricultura y la transición energética

Al estandarizar la Ley de Fuentes de Energía Renovables (EEG), Alemania ha creado las condiciones para la construcción generalizada de sistemas agrovoltaicos (AgriPV) y la correspondiente compensación por su producción. Este cambio de mentalidad es urgente, ya que permite utilizar la mayor cantidad de terreno posible para una mayor expansión de la energía fotovoltaica. De lo contrario, los objetivos de expansión solar establecidos para la transición energética en Europa serán imposibles de alcanzar. El uso dual de tierras agrícolas es un factor crucial para que Alemania alcance su objetivo de cuadruplicar las instalaciones fotovoltaicas hasta alcanzar los 215 gigavatios para 2030 en tan solo siete años. Se han instalado aproximadamente 54 GW en los últimos 25 años.

Una ventaja importante de los sistemas agrovoltaicos descentralizados es que una parte significativa de su producción eléctrica suele utilizarse localmente, y la conexión a la red no suele requerir la gran expansión de la red que requieren otros sistemas terrestres. Han surgido dos sistemas distintos.

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