La Conversión de Tasa de Energía Teórica, Aproximadamete el 22% para los paneles Comerciales, Extensiones requisitos de Tierra Relativamme Grandes para los Sistemas Fotovoltaicos. Expandir la capacidad instalada como lo estamos haciendo realmente puede eventuale crear conflictos conflictos con otros usos de la tierra, como la agricultura. Para Abordar Esto, Goetzberger y Zastrow [1] Proponga una idea simple pero poderosa en 1982: actividades combinarias de generación agrícola y de energía en la Misma tierra.
Este concepto, Llamado Agrivoltaics (APV), SE basa en la compresión de que la producción de Alimentos y Energía (Usando PV) Confía en el Mismo Recurso: La Luz Solar. ¿No Tendría Sentido Armonizar Estas Actividades para evitar la competencia Sobre la Tierra? Conasa Idea, Nació Agrivoltaics, Aunque Vio Poco Desarrollo Durante Más de 30 Años.
Agripv en teoría
Antes de Examinar El Estado Real de APV, Consideremos Cómo la Producció de Energía y Alimentos Utilizan Los Recursos Solares. Es Bien Sabido Que la Luz Solar Proporciona Energía, transportada por parte de las fotones de las fotones, que pueden estructuras de semiconductas especies, realizando electrones y, con el movimiento de estas electrones, generan electronda. El Proceso se Llama Efecto Fotoeléctrico. En este Efecto, Sin considerar los lícites y las restricciones de los materiales, cuanto alcalde mar la intensidad de la energía del fotón, puede ocurrir una alcalde corriente generada por la foto. ESTE PROCISO SE HA Utilizado Bien en la Industria Solar Fotovoltaica.
El Cultivo de Alimentos utiliza la Misma Luz Solar Pero de Una Manera DiFerente. Mientras que el Proceso Fotoeléctrico Explota Las propiedades Electromagnéticas del semiconductor, la fotosítais se basa en un proceso de química orgánica a Través del cuals los cambios moleculares producten enfergía. Con Variaciones particulares Entre Los Cultivos, Las Plantas Convierten el Dióxido de Carbono (CO2) en Carbohidratos, Almacenando Estos Carbohidratos en los Alimentos.
Este Proceso No solo dependen de la Luz Solar, Sino Que Requiere Elementos Adicionales como Agua, Nitrógeno y Fósforo, Entre oTros, Creeando un Proceso más Complejo y No Lineal Que el Efecto Fotoeléctrico. La Variabilidad en la Luz solar y otros factores afecta la productividad fotosintética, Creando una curva de saturación que mudra rendimientos decrecientes en la intensidad de la luz.
En este Punto, ES IMPORTANTE ACLARAR ALGUNAS DIFERENCIAS CON RESPETO A LAS Porciones del Espectro solar Utilizadas en Cada proceso. Desagranteadamento, no podemos aprovechar todo el valioso recurso del sol, debido a las limitaciones físicas y biológicas; Sin embargo, Día Tras Día, Los Avances Científicos y Tecnológicos Están Emjando Estos LÍmites. El Espectro Solar se Puede Dividir en Tres Secciones: Ultravioleta (Alredor del 5%de lo que recibimos), Luz Visible (Apraximadamte 42%) E Infrarrojo (53%). Por lo tanto, solo se pude usar alrededor de la mitad del espectro solar.
SIN Embargo, un Pesar de Estas Limitaciones, utilizamos Principalmento la porción altamete enérgica del Sol. Ahora, Las Necesidades Espectrales de Pv y Cultivos diferentes: el Pv de Silicio Utiliza el Rango del Espectro de 400 nm A 1,100 nm, en lo que se denomina radiación Activa Fotovoltaica (Pvar); Mientras Tanto, Los Cultivos utilizan Los Espectros de 400-700 nm, en lo que se define el radieto de la fotosintética activa (par). AUNQUE ESTOS RANGOS SE SUPERponen Significar, hijo Distinto y Queda Claro Que la Optimizació de la Sinergia Entre los dos Sistemas esencial.
En Resumen, Los Módulos Fotovoltaicos requeridos la Alcalde Cantidad de Exposición a la Luz Solar Posible, Mientras que los Cultivos Pueden Alcanzar un Punto de Saturación. Después de Este Punto, Los Cultivos Pueden experimentar Problemas que incluso Pueden Daña la planta (Como lo sabe cualquiera que Haya visto plantas con agua con agua inadeCuada). Por lo tanto, si un componente (pv) requiere la alcalde exposicióna al sol posible y el segundo componente (cultivos) requisito de alcalde exposición al sol, ¿no tía sentido combinar la producción de alimentos y energía en la Misma tierra? ¿Tal Vez Serí Posible Maximizar los Recursos Aprovechando Este Índice? Y el potencia de la optimización de los recursos es una de las principales motivaciones que impulsan a los investigadores, la industria y los tomadores de decisiones para que impulsen el desarrollo de los agrículantes.
Agrivoltaicos en la práctica
Aunque la Idea de Agripv SE Establecio por Primera Vez en la Década de 1980, No Fue Sino Hasta la Segunda Mitad de la Década de 2010 que Agrivoltaics se convierte en un tema serio de investigadora y enfoque de desarroho de proyectos. Este retraso se debió a la disminución histórica delacia de la pv, la urgencia de una transiciónica de energía limpia y algunos problemas de saturación de la rojo.
Primero, La Variabilidad de la Energía Solar Hace que Sea DiFícil coincida con la electricidad generada con la demanda, lo que a su vez limita la selección de áreas adecuadas para neuevos proyectos. En Segundo Lugar, Los Espacios Disponibles Cerca de la Demanda Están Ocupados por OTRAS Actividades, Como la agricultura. ESTO LLEVA A UN FAFTRO DE USO DE LA TIERRA QUE SE ESTÁ VOLVIENTO MÁS COMÚN EN EL PROCISO DE PLANIFICACIÓN PARA Nuevos Proyectos. ESTO SUGIERE QUE ES ESECESario Buscar alternativo Optimizadas para equilibrio los recursos Limitados.
La Optimización del Sistema ha Sido Uno de los Centros de Enfocque para investigadores y desarrolladores de proyectos. Como el Campo es relativamete Joven, no hay reglas establecidas en Piedra Sobre Cuáles Son las configuraciones ÓptiMas para implementantes para Estos sistemas, considerando la variación de los cultivos y la necesidad de ajustar a la producciónoci -locals y la dinámica agrovycolcol. TODO ESTC RESULTA UN GRAN CAMPO POTENCIAL DE INVESTIGACIÓN, Y LOS INVERSIGADORES DE TODO EL MUNDO YA ESTÁN Explorando Diferentes configuraciones y variaciones con algunos resultantes Preliminares Prometedores.
En El Caso de Alemania, El Instituto Alemán de Estandarización [2] (Den de Instituto Alemán de Estandarización) propone dos categorías para la implementación de apv y establecer requisitos para Estos Sistemas. La categoría I Abarca Instalaciones Donde Las Actividades Agrícolas Se Realizan Bajo Los Módulos Fotovoltaicos. La categoría II, Mientras Tanto, Configuraciones de incluido de Instalación en Las Que se Desarrollan Actividades Agrícolas Entre Las Filas del Sistema Fotovoltaico.
Ambas Categorías Clasifican Diferentes Cultivos de Acuerdo Con SUS Caracterínsticas particulares: a) Cultivos permanentes y perennes; B) cultivos anuales y de varios años; C) Pastizales Permanentes para Cortar; yd) Prastrros Permanentes utilizados como pasto. La Clasificación También, Considera Tres Sistemas de Montaje Principales: 1) Ángulo de inclinación Elevado; 2) Sistemas bifaciales verticales; y 3) Rastreadores Solares.
Basado en está Clasificación, un Estudio reciente desarrollado por nuestro Equipo Evalúa El Rendimiento de los Sistemas Propuestos en la especificación Din 91434, Examinando El Ángulo Elevado de inclinación (Con cultivos entres entre y Atrás), Unsistema VERTICALES VERTICALES Sistemas de Rastreadores [3]. Uno de los Hallazgos Clave Fue El Hecho de Que Las Modificaciones en la Topología del Sistema No Afectan El Rendimiento o El Rendimiento de Energía Especiar (Aproximadamme un 10% Entre Un Caso Optimado por PV versus la configuración vertical Bifacial ESTE-OESTE). No se confunda con este término: el ‘rendimiento de energía a especial’ se refiere a la energía generada por pico de kilovatio instalado, por lo que, si bien menos m condulos en un Campo significativo Menos productción total, el rendimiento por unidad no se ve afectado en greed Medida. ESTA MÉTRICA, SEN ABROGO, AFECTA LOS INGRESOS DE SISTEMA SISTALADO.
Por ootro lado, la topología del sistema juega un papel fundamental en el rendimiento general del sistema. Según la Distribución de Los Módulos en el Campo, La Luz Restante, Es Decir, La Cantidad de Luz que Recibirá Los Cultivos, Cambiará. En Nuestro Estudio, Encontramos que Podría Cambiar Hasta el 52% para el Casa del Este-Oeste vertical bifacial. En este Caso, la asignación de la luz Debe analizar de acuerdo con los cultivos, porque los cultivos tienen varios comportamientos tolerantes a la sombra.
La distribución de la luz no es el factor factor que el cultivo. En otro estudio [4]Desarrollamos un Rendimiento de Evaluación para Sistema vertical Bifacial Este-oeste en la Región de Chanco en Chile, una región con Baja precipitación. ESTE ESTUDIO, Encontramos que unsistema vertical PUEDE Producir Alredoror del 10% Menos de Energía Que Un Parque Solar Optimizado Por PV, Pero el Efecto de Ruptura de Viento aumma el Ahorro de Agua para Campo Hasta 1,430M3/Ja. OTRA VENTAJA INTERESANTE DE LOS SISTEMAS VERTICALES ES LA POSIBILIDAD DE MODIFICAR LOS PERFILES DE GENERACIÓN PARA LOGRAR DOS, UNO EN LA MITAD DE LA LA LA Mañana y OTRO EN LA MITAD DE LA LO QUE LO QUE LO QUELA UN PERFIL DE GENACIÓN DE ELECTOR Típicamento Orientada en la que los Picos de Generación del Mediodía No se corresponda Necesariamme Con la demanda Máxima.
Al Buscar Más resultados, Nuestro Grupo de Investigación Construyó un sitio de Demostración en el campus de Nuestro Ubicado en Bernburg, Alemania. El Demostrador Nos Está Ayudando A Probar y analizar variaciones e Impactos con Estos Sistemas. Además, El Proyecto Va un Paso Más Allá y Explora El Potencial Para Integre Unterer Componente: La Biodiversidad. Este concepto, Llamado Agripvplus, Combina la Producción de Energía y Cultivos Con la Integración de Especies de Flores Silvestres Nacivas para PROMOVER LA Conservación de la Biodiversidad Con Especies de los polinizadores.
La Integacia de Esta Especie Promueve la inclusión de Mayores Benefificios de Conservación en el Campo. El Uso de la Tierra por parte de los humanos en actividades como la agricultura y la generacióa Eléctrica tiene un impacto en los ecosistemas existentes que rara vez se compensan. En la instalacia de prueBa fotovoltaica de 75kwp, Estamos explorando varias combinaciones de cultivos con un monitoroeo que nos permiten datos recopilar para validar y refinar los modelos que hemos estado desarrollando. Paralelamento, Crea Un Campus Universitario Vivo, Que Sirve Como Ejemplo Real para el Centro de Transferencia de Conocimiento A Estudiantes, Agricultores, Tomadores de Decisiones y El Público en General.
Productivídad de la Tierra Mejorada
Está Claro que existe un potencial para la combinación combinacia estratégica de cultivos y pv. OPERAR ESTOS SISTEMAS DENÉRGICAME EN LA MISMA TIERRA PODRIA MEJORAR SEFORMATIVAMENTE LA PRODUCTIVIDAD DE LA TIERRA. Típicamento, La Métrica Utilizada para Medir la Productividad de la Tierra es La Relación Equivalente de Tierra (Ler). Ler se Refiere a la relación de rendimiento Alcanzada para la generaciónica de pv y alimentos en comparación con el valor requerido para producir la Misma Cantidad de Ambas Salidas en dos ÁREAS separadas. Los Estudios preliminares demuestran que los sistemas apv Pueden auminar el ler del 20-80%. En Este Caso, Está Claro Que la Maximizació de la Productividad de la Tierra diversifica las Fuentes de Ingresos para Los Agricultores que usan la Misma Fuente de Energía, El Sun.
Además de las Ventajas Mencionadas anterior, Hay más mejoras posibles que el sistema podría proporción, Como la productídada de productivídad del agua (mencionada anterior), la productídada del uso del agua, la captura de Co2Protección contra la Sobreirradianza de Los Cultivos y la Posibilidad de Nueva Medidas de Sostenibilidad en el Campo resultante de la Integacia de Las Mediones de Conservación. Además, APV Puede Proporcionar Electricidad A Equipos de Cultivo Eléctricos Alimentados, COMO SEMBRADORAS, PULVERIZADORES, COSECHADORAS Y TRACTORES EN GENERAL, REDUCIENTO AÚN MÁS LA HULELE DE CARBOBARO EN LA INDUSTRIA AGRÍCOLA.
Agrivoltaics presentes una Oportunidad Excepcional Para Equilibrar el Uso de la Tierra para la Produccióna de Energía y Alimentos Sostenibles, Abordando los Desafíos del Cambio Climfico, La Escasez de Tierras y la Optimización de Recursos. Al Aprovechar la Energía Solar Tanto para la Generación de Electricidad de Electricidad para la agricultura, Los Sistemas Agriovoltaicos de la recepción el potencia de auminar la productivenad de la tierra y diversificación de los fluidos de los fluidos de los fiscales de los fiscales. Neutralidad del Carbono.
Los Estudios preliminares Muestran resultados Prometedores, Conumentos significativos en la relación equivalente de la tierra (ler), una alcalde productividad del agua, una mejor protección de cultivo de cultivo y un uso más eficiente de recursos. Estos Hallazgos Sugieren Que los Agriocos Podrioan Remodelar las prácticas Agrícolas y Energético Transformando Los Campos en Espacios de Doble Propósito Que No Solo Cumplen Sino Que Exceden La ProductInad Tradacional de los Usos de los Usos de lagregados de la Tierra.
Además, Al Integrar Elementos de la Biodiversidad, Como flores silvestres para atrraer polinizadores, Los sistemas como agripvplus ofrecen benicios Ecológicos adicionales, mejorando potencialmente la salud deleelo y promovido la conservación. Este Enfocque Allana el Camino para un ecosistema agrícola más resistente capaz de f a la consideración de climas cambiantes y reduce de la disponibilidad de Agua. La adaptabilidad de las configuraciones agriovoltaicas, ya un martés de sistemas solares elevados, bifaciales o de seguimiento, soluciones de permiso un medida que pueden satisfacer lasisidades necesidades especies de diversos cultivos y climas locales. Se Sirve la Mesa: Energía Limpia y Alimentos: una combinación poderosa, TODO de la MISMA FUENTE DE ENERGIA, El Sol.
Autor
Hugo Sánchez Ortiz es Candidato A Doctorado en la Universidad de Ciencias aplicadas de anhalt en köthen, Alemania. Su Investigación se centra en la Caracterización de las Microclimas para la Integración de los Agriopoltaicos y la Biodiversidad Para Comprender Mejor las Interacciones Entre Pv y Cultivos. Ha Trabajado en Investigación Fotovoltaica Desde 2014, Especializada en Modelado de Energía, Integración y Monitoreo.
Referencias
[1] A. Goetzberger y A. Zastrow. 1982, «Sobre La Coexistencia de la Conversión de Energía Solar Y El Cultivo de Plantas», International Journal of Solar Energy, vol. 1, no. 1, Págs. 55–69, doi: 10.1080/01425918208909875.
[2] Instituto Alemán de Estandarización. 2021., Agri-Potovoltaica Systems-Din Spec 91434: 2021-05. Requisitos para el Uso Agrícola Principal.
[3] H. Sánchez Ortiz, S. Dittmann, C. Meza y R. Gottschalg, 2023. «Comparación de DiFerentes Diseños de Agripv en Términos de Salida de RendiMiento de Energía Fotovoltaica, 40ª ConferenciA y exposición de energía de energía, solar footoatica, dooToAT 10.4229/eupvsec2023/4do.2.2.
[4] R. Bruhwyler et al.2023, «Agrivoltaicos verticales y su potencia para la producción de electricidad y la demanda de agua agrícola: un estudio de caso en el -laarea de chanco, chile», tecnologías y evaluaciones de energía sostenibles, vol. 60, p. 103425, doi: 10.1016/j.seta.2023.103425
