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 gestión energética rural o del uso de energías renovables en la agricultura, lo primero que se suele pensar es en las plantas de biogás. De hecho, en los últimos 10 años, estos sistemas se han generalizado y representan una parte importante de las energías renovables en la agricultura en la generación de electricidad (2021 con un 18,45%).

La mayor parte de la biomasa procede de residuos agrícolas como estiércol, estiércol líquido y paja. Según la Agencia de Recursos Renovables (FNR), sólo se está explotando un tercio del potencial. En segundo lugar en el uso de biomasa se encuentra la madera para energía, es decir, los residuos forestales e industriales, así como los residuos de madera. Ya se están aprovechando dos tercios de este potencial.

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

Las desventajas de la bioenergía son especialmente pronunciadas en el cultivo de biomasa. Las tierras agrícolas en las que se cultivan cultivos energéticos ya no pueden utilizarse para la producción de alimentos y piensos. La creciente demanda de biomasa está provocando cambios en el uso del suelo. A largo plazo, esta competencia puede, entre otras cosas, encarecer los productos agrícolas.

Además, la biomasa es el uso menos eficiente de la energía renovable. Su eficiencia (es decir, la cantidad de energía producida en un área determinada) está 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 fuentes de energía renovables en la generación bruta de electricidad en Alemania en 2020 y 2021 - Imagen: Xpert.Digital

Las estadísticas muestran 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 con biomasa.

Participación de las fuentes de energía renovables en la generación bruta de electricidad en Alemania 2020

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

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

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

*Provisionalmente.

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

Rendimiento de la biomasa

En 2011, la proporción de biomasa en la generación bruta de electricidad a partir únicamente de energías renovables (124,02 teravatios hora/TWh) fue del 25,88%. En 2021, la generación bruta total de energías renovables fue de 238 TWh. Eso es un aumento de casi el 92% después de 10 años. La proporción de biomasa seguía siendo del 25,88% en 2011. En 2021 la participación cayó al 18,45%.

Rendimiento de los aerogeneradores

La energía eólica terrestre también incrementó significativamente su generación eléctrica. Esto se debe al aumento de la capacidad instalada, particularmente en los años 2014 a 2017. Sin embargo, en los últimos años la expansión ha disminuido significativamente. El mercado de turbinas eólicas marinas también ha estado sujeto a importantes fluctuaciones últimamente.

Rendimiento de las plantas de energía renovable (ER) en todo el mundo

En todo el mundo, la capacidad instalada de sistemas de energía renovable aumenta cada año. Más recientemente, la mayor parte de la energía se instaló en Asia. Europa registró casi la mitad de capacidad instalada que Asia. Entre los sistemas de energía renovable, la energía hidroeléctrica fue la fuente de energía con mayor capacidad instalada en todo el mundo.

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

• Energía eólica terrestre: 49,20 en teravatios hora
• Energía 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 en 2021

• Energía eólica terrestre: 92 en teravatios hora
• Energía 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 aportes naturales en centrales de almacenamiento por bombeo.
** Producido únicamente a partir de la porción biogénica de los desechos domésticos (aprox. 50 por ciento).

Aunque la biomasa no se ha desarrollado tanto en los últimos 10 años y ha sido superada por la fotovoltaica, el almacenamiento y la disponibilidad de la biomasa siguen siendo una ventaja decisiva sobre la fotovoltaica que debe promoverse en consecuencia. Para todos los implicados está claro que la biomasa no se puede ampliar en la misma medida que la generación de energía solar. Aún se puede lograr mucho con la biomasa, especialmente para ampliar el potencial existente.

La agrofotovoltaica no puede compensar la desventaja de un almacenamiento deficiente de energía. En comparación con la biomasa, no existe una magnitud comparable de equilibrio ecológico positivo con el almacenamiento de electricidad. En resumen: La biomasa siempre será más barata para el almacenamiento o almacenamiento de energía que para el almacenamiento de electricidad, lo que también se refleja en el equilibrio ecológico. El equilibrio ecológico del almacenamiento de electricidad sólo es bueno si la energía utilizada en la producción del almacenamiento de electricidad se ahorra en el proceso de uso.

¡La combinación y ampliación de la funcionalidad de la biomasa con la agrofotovoltaica da como resultado una consolidación y un mayor potencial en la generación de electricidad agrícola!

Gracias a los módulos solares transparentes, las zonas rurales con agricultura activa disponen de una fuente de energía ampliada y rentable. En otras palabras, para áreas que en realidad representan suelo fértil y valioso para la agricultura y no pueden usarse para la generación de electricidad fotovoltaica, como los sistemas de espacios abiertos.

A través de la translucidez de los módulos solares transparentes se puede generar electricidad y al mismo tiempo permitir el cultivo y cultivo de plantas.

La situación es diferente en el caso de los sistemas también llamados sistemas al aire libre, sistemas al aire libre o parques solares. El requisito previo para estos sistemas es que en estas superficies no sea posible una gestión agrícola rentable. 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 más probabilidades de provocar el abandono de la agricultura que las zonas no desfavorecidas. Las zonas desfavorecidas se dividen en zonas montañosas, zonas agrícolas desfavorecidas y zonas pequeñas.

La calidad del suelo o su fertilidad (puntos de suelo) también juegan un papel importante. Esto incluye el número comparativo agrícola (LVZ). Representa la rentabilidad agrícola u hortícola aproximada de una explotación según la Ley de Valoración de Tierras Agrícolas aprobada el 16 de octubre de 1934. Los cálculos de LVZ incluyen factores como la fertilidad del suelo, las condiciones generales del suelo, la calidad del suelo, las condiciones climáticas y el riego del suelo.

Si estos puntos y las condiciones del suelo se evalúan positivamente y, por lo tanto, se rechaza el permiso para construir un parque solar o un sistema fotovoltaico al aire libre en este terreno agrícola utilizable, entonces la energía fotovoltaica agrícola se vuelve interesante como medida ampliada y que mejora el potencial. Básicamente, esta metodología permite utilizar el área agrícola dos veces.

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 nivelar el EEG, Alemania ha creado las condiciones para que los sistemas AgriPV puedan construirse en un frente amplio y los ingresos también puedan compensarse. Este replanteamiento también es necesario con urgencia, para poder aprovechar el mayor número posible de áreas para una mayor expansión de la energía fotovoltaica. De lo contrario, los objetivos de expansión solar previstos para la transición energética en Europa no podrán alcanzarse en absoluto. El doble uso de las tierras agrícolas es un factor esencial para que Alemania alcance la deseada cuadriplicación de las instalaciones fotovoltaicas en sólo 7 años hasta 215 gigavatios en 2030. En los últimos 25 años se han instalado aproximadamente 54 GW.

Una ventaja importante de los sistemas AgriPV descentralizados es que una parte importante de su producción eléctrica a menudo se utiliza localmente y la conexión a la red generalmente no requiere tanta expansión de la red como otros sistemas de espacios abiertos. Se han desarrollado dos sistemas diferentes.

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