España: Cultivos que crecen bajo vidrio fotovoltaico

La tecnología del vidrio fotovoltaico ha sido una revolución. Su desarrollo es prometedor hasta el punto de que puede cambiar el modelo de generación energética en el marco de las renovables y permitir a los ciudadanos producir y consumir la energía avanzando en el camino de la autosuficiencia.

Los primeros pasos se han dado con la electricidad fotovoltaica integrada en los edificios, como fachadas ventiladas, muros cortina y lucernarios, luego se trasladó al mobiliario urbano, en marquesinas, y el siguiente paso pueden ser los invernaderos agrícolas. En la última década ha crecido el interés en España por incrementar la eficiencia en este tipo de instalaciones, con importante implantación en algunas regiones y también en otros países.

Para comprobar si esta tecnología puede ser de gran utilidad a esta actividad, la empresa abulense Onyx Solar ha liderado el proyecto de investigación 'Aplicación de la tecnología fotovoltaica integrada en edificios (BIPV) para invernaderos agrícolas', que ha contado con financiación del Instituto para la Competitividad Empresarial de Castilla y León, y en el que han participado, junto con la empresa, investigadores del campus de la UVa de Soria.

Los resultados de este proyecto de investigación han resultado satisfactorios y han permitido demostrar que el vidrio fotovoltaico de silicio amorfo, que fabrica Onyx para destinarlo a la colocación en edificios, ofrece muy buenos resultados para instalarlo en la estructura envolvente de un invernadero. «Cumple con el doble objetivo de generar electricidad y también de permitir pasar la luz suficiente para el crecimiento de hortalizas», explica Luis Hernández Callejo, profesor de la Escuela de Ingeniería de la Industria Forestal, Agronómica y de la Bionergía (EiFAB), coordinador del equipo investigador por parte de la UVa.

Onyx Solar es una empresa puntera en la producción de vidrio fotovoltaico para la integración en edificios y fabrica distintos tipos con diferentes niveles de transparencia que permiten pasar la luz, además de generar electricidad. Para llevar a cabo el proyecto de investigación en invernaderos, en base a diferentes variables y especificaciones que se analizaron y a los datos relativos al lugar donde se iba a instalar el prototipo, como el clima y la radiación, Onyx realizó dos diseños de prototipo de invernadero. Uno basado en tecnología de silicio cristalino y otro basado en silicio amorfo con el 30% de transparencia. Los diseños tienen una superficie total aproximada de 30 metros cuadrados, y están divididos en dos secciones idénticas (superficie, orientación y cultivos) separadas por una pared de material adecuado (policarbonato), una de ellas cubierta por vidrio convencional y la otra por vidrio fotovoltaico de características lo más similares posibles para asegurar que ambas secciones tienen respuestas similares en lo relativo al comportamiento mecánico, térmico y óptico.

De esta forma, se ha utilizado la sección cubierta por vidrio convencional como punto de referencia a partir del cual se analiza el funcionamiento y el rendimiento del invernadero fotovoltaico y el progreso de los cultivos. En el prediseño, se definió también que cada sección contara con su propio sistema de calefacción, refrigeración y riego para satisfacer los requerimientos de los cultivos y monitorizar el funcionamiento y rendimiento de forma independiente. Tras analizar las bondades de cada diseño, se eligió el vidrio de silicio amorfo, con 30% de transparencia, que a pesar de tener menor eficiencia que el c-Si, es óptimo para condiciones de radiación difusa y altas temperaturas, apto para cualquier zona climática, y deja pasar bastante luz al interior de forma homogénea.

Onyx construyó e instaló un invernadero piloto de 30 metros cuadrados dividido en dos secciones, una fotovoltaica y otra con vidrio convencional, en el campus de la UVa en Soria. El vidrio fotovoltaico se colocó en las fachadas sur y norte y en la cubierta. En el invernadero fotovoltaico, además, se integraron elementos típicos de un sistema fotovoltaico como el inversor y el cargador de baterías, «porque pensamos en un sistema aislado, donde el vidrio recuperase electricidad para emplearlo en los consumos propios del invernadero, como ventilación, riego, nebulización y calefacción», explica Luis Hernández Callejo.

Este proyecto de investigación ha significado un avance sobre las prácticas de eficiencia energética y aplicación de las energías renovables en los invernaderos de cultivos. Lo que se viene haciendo hasta ahora es el uso de tecnologías fotovoltaicas monocristalinas o policristalinas puestas en suelo o en tejado, indica Hernández, y en el caso de que la tecnología esté colocada en el suelo «necesitamos bastante superficie para conseguir producir la energía que el invernadero demanda», agrega.

El investigador subraya que con este proyecto se ha pretendido aprovechar la infraestructura ya construida, el armazón del invernadero, para captar la energía renovable, en este caso la solar, «que no tiene por qué ser la totalidad de la que necesita, pero sí al menos una parte, porque eso nos permite acercarnos a la autosuficiencia de las cosas», puntualiza.

El vidrio de silicio amorfo permite pasar ciertas longitudes de onda, «hay cierta parte del espectro electromagnético que se queda y convierte la luz en energía eléctrica y el resto entra al interior del invernadero, que es la que facilita el crecimiento de los cultivos», significa Luis Hernández Callejo. Los resultados satisfacen a los investigadores. En primer término, se ha conseguido recoger una cosecha de lechugas y habas en el invernadero fotovoltaico, que es de la misma calidad que la obtenida en el invernadero tradicional y, en segundo lugar, la producción energética también ha sido buena. El porcentaje de energía recuperada en los meses de invierno oscila entre el 10% y el 20% de la necesidad energética de todo el invernadero. En este periodo la demanda de calefacción es elevada, al estar ubicado en Soria, en una zona con un clima especialmente frío. En el resto de los meses el invernadero es autosuficiente gracias a la energía fotovoltaica que capta a través de los vidrios de silicio amorfo. Además, es capaz de suministrar la energía a un segundo invernadero.

Todas las pruebas y los ensayos se han ejecutado en el campus universitario de Soria, en el que han participado profesores de EiFab, Educación y de otros servicios. Un equipo compuesto por Víctor Alonso, Jesús Ondategui, Marcia Eugenio, Alfredo Morón y Antonio Almería. El coordinador de este equipo, Luis Hernández Callejo, expone su voluntad de continuar avanzando en las posibilidades que ofrecen los invernaderos fotovoltaicos para este sector, por lo que sería interesante la creación de un software inteligente que permitiese tomar ciertas decisiones de manera previa y con el que se pudiesen evaluar indicadores como la ubicación, las condiciones climatológicas y el cultivo.

Asimismo la investigación se puede ampliar estudiando las longitudes de onda que ofrecen los diferentes tipos de vidrios fotovoltaicos y su incidencia en los cultivos. Es decir, elegir el vidrio en función del cultivo que se quiera cosechar, todo ello redundaría en la construcción de invernaderos fotovoltaicos a la carta.

Fuente: Diario de Castilla y León