El agrivoltaïque es una cultura escalonada que combina la producción de electricidad fotovoltaica y la producción agrícola en una misma superficie. La convivencia de paneles solares y cultivos implica un reparto de luz entre estos dos tipos de producción.
Propuesto en 1981, se implementó masivamente en Japón desde 2004 y desde entonces se ha desarrollado en Asia y Europa . Varios cultivos pueden beneficiarse de este proceso, incluida la producción de frutas .
En 1981, Adolf Goetzberger (en) y Armin Zastrow fueron los primeros en proponer la idea de una convivencia entre la producción de electricidad fotovoltaica y la producción agrícola para mejorar la eficiencia general. Su objetivo era encontrar una solución a la competencia por el uso de la tierra entre la producción de energía y la producción agrícola. En el desarrollo de las plantas, el fenómeno de la saturación fotosintética corresponde al umbral a partir del cual un aumento de la intensidad de la luz ya no tiene efecto sobre la fotosíntesis . En 2004 en Japón, Akira Nagashima fue el primero en explotar el exceso de intensidad de luz no útil para la fotosíntesis con paneles solares sin perjuicio de los cultivos.
El término agrivoltaico (a veces deletreado o denominado agrivoltaico, agrivoltaico , agrivoltaico , agrifotovoltaico, agrifotovoltaico) se utilizó por primera vez en una publicación en 2011. El concepto se conoce con varios nombres en el mundo: "agrofotovoltaico" en Alemania, "agrovoltaico" "En Italia , "energía solar compartida" en Japón, "agro-fotovoltaica" en China, "Agrinergie" de la empresa Akuo Energy . Por extensión, las instalaciones como los invernaderos agrícolas equipados con paneles solares también pueden considerarse sistemas agrivoltaicos.
Como uno de los objetivos de los sistemas agrivoltaicos es preservar las tierras agrícolas, generalmente se considera que no se debe descuidar la producción agrícola agrivoltaica. Las limitaciones a la producción agrícola varían de un país a otro según la legislación vigente o según el tipo de cultivo y los objetivos del sistema agrivoltaico (optimización del volumen de producción agrícola, calidad de los productos agrícolas, electricidad ... ).
Japón ha sido el precursor en el desarrollo de campos agrivoltaicos en el mundo desde 2004. Entre 2004 y 2017, se desarrollaron más de mil plantas de energía agrivoltaicas de campo en Japón.
En JapónEn 2004 en Japón , Akira Nagashima desarrolló una estructura removible que probó en varios cultivos en campo abierto. Desde entonces, se han puesto en marcha muchos proyectos de campo en Japón con un gran número de cultivos (cítricos, cacahuetes, berenjenas, pepinos, coles, arroz, enredaderas, setas, etc.) o ganadería. Las estructuras desmontables permiten a los agricultores retirar o reubicar las instalaciones de acuerdo con la rotación de cultivos y sus necesidades. Desde 2004 se han desarrollado plantas de energía cada vez más grandes capaces de alcanzar potencias de varios MW con estructuras perennes y sistemas dinámicos. Así, en 2017 se puso en servicio una planta de 35 MW , instalada en 54 ha de cultivos de campo. La tasa de sombra de esta planta alcanzó el 50%, valor superior al 30% de sombra que se suele utilizar en las centrales eléctricas agrivoltaicas japonesas. Los agricultores cultivan, entre otros, el ginseng , la ashitaba (in) y el cilantro . Pronto, la isla de Ukujima debería albergar una planta de energía solar de 480 MW , parte de la cual será agrivoltaica. El proyecto está en estudio desde 2013 y los distintos socios han firmado un acuerdo para el inicio de la construcción en 2019.
Para poder operar paneles solares sobre los cultivos, la ley japonesa requiere que los agricultores mantengan al menos el 80% de la producción agrícola.
En ChinaEn 2016, la empresa italiana REM TEC construyó una central eléctrica agrovoltaica de 0,5 MWp en Jinzhai xian ( provincia de Anhui ). Las empresas chinas han desarrollado varios GW de plantas de energía solar que combinan la agricultura y la producción de energía solar, ya sea en invernaderos fotovoltaicos o en instalaciones de campo abierto. Por ejemplo, en agosto de 2016, la empresa Panda Green Energy instaló paneles solares en la parte superior de las vides en Turpan, en la región autónoma de Uigur de Xinjiang . La central de 0,2 MW estaba conectada a la red. El proyecto fue auditado en octubre de 2017 y la compañía recibió la aprobación para implementar su sistema en todo el país. Se han desplegado proyectos de varias decenas de MW en campo abierto. Por ejemplo, en 2016, en la provincia de Jiangxi , se instaló una planta de energía agrivoltaica de 70 MW en cultivos agrícolas y forestales.
Durante treinta años, el grupo Elion ha estado tratando de luchar contra la desertificación en la región de Kubuqi . Entre las técnicas empleadas, se han instalado sistemas agrivoltaicos para proteger cultivos y generar electricidad. En cuanto a equipos para áreas desérticas, Wan You-Bao presentó una patente en 2007 sobre un sistema de sombra para proteger los cultivos en el desierto. Las cortinas están equipadas con paneles solares .
En corea del surLa Corea del Sur lleva las primeras pruebas de plantas agrivoltaïques, inspirados por el ejemplo japonés desde 2017. agrivoltaïque es una solución diseñada para aumentar la proporción de energías renovables en el mix energético de Corea (objetivo es alcanzar el 20% de energías renovables en 2030 contra 5 % en 2017).
En IndiaLa Universidad Amity en Noida, en el norte de la India, está estudiando proyectos para sitios aislados . Un estudio publicado en 2017 analiza el potencial de los agrivoltaicos para las vides en India. Los sistemas agrivoltaicos estudiados en este artículo consisten en paneles solares interpuestos entre los cultivos para limitar la sombra de las plantas. Este estudio sugiere que los sistemas agrivoltaicos pueden aumentar significativamente los ingresos de los agricultores indios.
En MalasiaLa Universiti Putra Malaysia , especializada en agronomía, lanzó experimentos en 2015 en plantaciones de Orthosiphon stamineus (en) (té de Java). Es una estructura fija instalada sobre una superficie experimental de aproximadamente 0,4 ha .
En VietnamFraunhofer ISE desplegó su sistema agrivoltaico en una granja camaronera ubicada en Bac Liêu en el delta del Mekong . Según este instituto, los resultados de su proyecto piloto indican que el consumo de agua se ha reducido hasta en un 75%. Su sistema ofrecería otros beneficios, como sombra para los trabajadores, así como una temperatura del agua más baja y estable que permitiría un mejor crecimiento de los camarones.
En Europa, a principios de la década de 2000, aparecieron los invernaderos fotovoltaicos. Parte del techo de los invernaderos se sustituye por paneles solares . En Austria y luego en Italia, los sistemas agrivoltaicos en campo abierto aparecieron a partir de 2007, seguidos de Francia y Alemania.
En AustriaEn 2004, Günter Czaloun ofreció un sistema de paneles solares móviles suspendidos alimentados por cables. El primer prototipo se construyó en Tirol del Sur en 2007 en una superficie de 0,1 ha . Los paneles se elevan a más de cinco metros del suelo. Se presentó un nuevo sistema en la conferencia Intersolar 2017 en Munich . En comparación con otros sistemas agrivoltaicos de campo, esta tecnología es potencialmente más barata porque requiere menos acero.
En ItaliaEn 2009 y 2011, los viñedos fueron equipados con un sistema agrivoltaico con paneles fijos. Los experimentos han mostrado una ligera caída en el rendimiento y cosechas tardías.
En 2009, la empresa italiana REM TEC desarrolló un sistema de seguimiento solar en dos ejes para orientar los paneles solares . En 2011 y 2012, REM TEC construyó varios MW de plantas agrivoltaicas en campo abierto. Son las primeras plantas agrivoltaicas en campo abierto en Europa. Los paneles solares están ubicados a cinco metros del suelo para permitir el paso de maquinaria agrícola. La tasa de ocupación de los paneles solares es inferior al 15% para no perjudicar a los cultivos. Son los primeros en ofrecer sistemas de redes de protección automatizados, integrados en la estructura de soporte. REM TEC también diseña sistemas de paneles solares móviles instalados sobre un invernadero agrícola e integrados en la estructura del invernadero. Controlar la posición de los paneles optimizaría el microclima del invernadero .
En Francia Los actores Invernaderos fotovoltaicosDesde principios de la década de 2000, varias empresas han estado instalando invernaderos fotovoltaicos en territorio francés. Se han construido varios tipos de invernaderos con diversas arquitecturas y diseños de paneles solares . Los diseñadores de invernaderos fotovoltaicos continúan innovando para mejorar tanto la producción agrícola como la producción de electricidad. El concepto Agrinergie desarrollado por Akuo Energy desde 2007 es una ilustración de esto. Las primeras plantas consistieron en cultivos intercalados e hileras de paneles solares . En 2017, la empresa Tenergie inició el despliegue de invernaderos fotovoltaicos con una arquitectura que permite difundir la luz para reducir los contrastes entre las bandas de luz y las bandas de sombra creadas por los paneles solares.
Instalaciones de campo abiertoDesde 2009, INRA , IRSTEA y la empresa Sun'R trabajan en el programa Sun'Agri, un programa de investigación. El proyecto fue premiado por la Academia de Agricultura, fue el ganador de la convocatoria de proyectos PIA “Industrias y Agricultura Ecoeficientes” en 2017 y recibió la medalla de oro de la exposición SITEVI 2019 y el SIVAL d 'Gold 2021 . En 2009 se construyó un primer prototipo instalado en campo abierto con paneles fijos en un área de 0,1 ha en Montpellier . Otros prototipos con paneles movibles sobre un eje se construyeron en 2014 y 2017. El objetivo de estos estudios es la gestión para controlar el microclima recibida por las plantas y para producir electricidad, mediante la optimización de la posición de los paneles. Solares paneles y que define cómo el la radiación se distribuye entre cultivos y paneles solares . La primera planta agrivoltaica de campo abierto de Sun'R se construyó en la primavera de 2018 en Tresserre, en los Pirineos Orientales . Esta planta tiene una capacidad de 2,2 MWp instalada en 4,5 ha de viñedo . Permitirá evaluar, a gran escala y en condiciones reales, el comportamiento del sistema Sun'Agri en la vid. Los resultados de este experimento permitirán desarrollar modelos de control de paneles solares para controlar la sombra que se proporciona a las vides en todo momento. Otras plantas deberían utilizarse en diferentes tipos de producción (horticultura, arboricultura, viticultura). Esta primera planta agrivoltaica fue inaugurada el8 de noviembre de 2018.
En 2016, la empresa Ombrea se especializó en casas de sombra agrivoltaicas . Después de un primer prototipo construido en 2017 en Aix-en-Provence , Ombrea desplegó su sistema en una parcela del Instituto Nacional de Investigación de Horticultura ASTREDHOR a Hyères y fue recompensado en 2017 por el 1 er premio de "Smartcity premios a la innovación”. La compañía también es ganadora del concurso Med'Innovant 2017 y presentó su tecnología en el CES de Las Vegas en enero de 2018.
Modelos económicos Convocatorias de licitaciones de la Comisión Reguladora de EnergíaEl estado francés ha encargado a la Comisión Reguladora de Energía (CRE) que organice convocatorias de licitación para regular la producción de energía renovable beneficiándose del apoyo estatal. La CRE elabora el pliego de condiciones para las licitaciones, luego analiza las ofertas y propone una clasificación. Muchos invernaderos fotovoltaicos se han desarrollado gracias a estas licitaciones. Asimismo, la planta agrivoltaica de Tresserre se benefició de la tercera licitación lanzada en 2014 para la construcción y operación de plantas de energía solar en el suelo, en las cortinas de los estacionamientos y en las grandes cubiertas.
La ministra de Medio Ambiente, Ségolène Royal, lanzó una convocatoria de licitación sobre tecnologías solares innovadoras en 14 de marzo de 2017. Está segmentado en varias familias, incluida una familia "agrivoltaica" y en tres períodos de aplicación sucesivos. Los plazos para la presentación de ofertas son desde2 de octubre de 2017 a 30 de septiembre de 2019, para una demanda total acumulada de energía de 210 MW, incluidos 45 MW para la familia “agrivoltaica”. Los resultados del primer período se anunciaron el8 de febrero de 2018. Las empresas Akuo Energy , Tenergie y Voltalia compartieron los 15 MW asignados para este primer período.
Sociedad | nombre del proyecto | El poder de
instalación (MWp) |
Región |
---|---|---|---|
Energía Akuo | Agrinergie de la Nesque | 2 | Provenza-Alpes-Costa Azul |
Energía Akuo | Agrinergie de Sainte Marthe | 1.1 | Centro - Valle del Loira |
Energía | CASSAL1248 | 1,449 | Provenza-Alpes-Costa Azul |
Energía | MARELN2648 | 0,939 | Occitania |
Energía | MARELN2649 | 1,477 | Occitania |
Energía | OBOALI1210 | 2.312 | Auvernia Ródano-Alpes |
Energía | NUESTROPEX782 | 2.53 | Occitania |
Energía | PASFEL1296 | 0,5 | Occitania |
Voltalia | Campo agrivoltaico del Líbano | 2.996 | Provenza-Alpes-Costa Azul |
Total | 15.303 |
Los ganadores del segundo período de la convocatoria de licitaciones para la construcción y operación de instalaciones innovadoras de generación de energía solar fueron anunciados el 1 st de abril de 2020. La potencia acumulada total asignada a la familia Agrivoltaïsme es de 43,6 MWp de los 80 MWp abiertos. Voltalia es el único promotor que ha ganado las dos licitaciones con una tasa de éxito del 100%. Los desarrolladores ganadores del segundo período están en orden decreciente de potencia asignada: Sun'R (33 MWp), Voltalia (3 MWp), Altergie (2,5 MWp), Total (1,5 MWp). Otros dos proyectos también fueron ganadores, pero los desarrolladores no están identificados.
Sociedad | nombre del proyecto | Capacidad de la planta (MWp) | Región |
---|---|---|---|
Sun'Agri | P1115 | 3,00 | Auvernia-Ródano-Alpes |
La campaña de energía verde | Lacampagnotte-Denguin-04 | 3,00 | Nueva Aquitania |
Sun'Agri | P1139A | 3,00 | Occitania |
Sun'Agri | P1139B | 3,00 | Occitania |
Sun'Agri | P1123 | 3,00 | Occitania |
Sun'Agri | P1090 | 3,00 | Occitania |
Sun'Agri | P1124 | 3,00 | Provenza-Alpes-Costa Azul |
Campo agrivoltaico de Salon | Campo agrivoltaico de Salon | 3,00 | Provenza-Alpes-Costa Azul |
Sun'Agri | P1139C | 2,90 | Occitania |
Treillesol SAS | Treilles | 2,54 | Occitania |
Sun'Agri | EPV33 | 1,99 | Occitania |
Sun'Agri | P1083 | 1,93 | Auvernia-Ródano-Alpes |
Sun'Agri | PD0044 | 1,92 | Occitania |
Solar general
y Sun'Agri |
P1087 | 1,86 | Occitania |
Sun'Agri | P1071 | 1,84 | Occitania |
Total Solart F | Leaf_74 | 1,50 | Auvernia-Ródano-Alpes |
Sun'Agri | P1127 | 1.08 | Provenza-Alpes-Costa Azul |
Sun'Agri | P1084 | 0,85 | Occitania |
Sun'Agri | P1072 | 0,58 | Occitania |
Alsapan | Alsapan - La Courtine 02 | 0,39 | Nueva Aquitania |
Energías ciudadanas de Poitou | Ardesia | 0,19 | Nueva Aquitania |
En este modelo, el sistema agrivoltaico, una herramienta de protección de cultivos, es el corazón de una asociación entre un agricultor y un productor fotovoltaico. El tercer actor, independiente de los dos primeros, controla los paneles, según algoritmos. El control de los paneles siempre se hace prioritariamente en beneficio de las plantas, y en segundo lugar para la producción de electricidad. La prioridad de la producción agrícola sobre la producción de electricidad está garantizada por este tercer actor. Sin embargo, este modelo requiere tener éxito en las licitaciones de CRE para obtener un precio de compra para la producción de electricidad (ver sección anterior).
La herramienta de protección de cultivosEn el modelo propuesto por la empresa Sun'Agri, Sun'Agri diseña y construye la estructura agrivoltaica, controla las contraventanas respetando la prioridad agrícola y realiza el seguimiento agronómico del proyecto; el agricultor se beneficia de una estructura agrivoltaica dinámica para asegurar sus objetivos de producción y una empresa de proyecto asegura las inversiones en infraestructura y se beneficia de los ingresos de la reventa de electricidad. Según la empresa Sun'Agri, el control de las contraventanas siempre se realiza en beneficio de las plantas, la producción de electricidad es un beneficio secundario. La prioridad de la producción agrícola sobre la producción de electricidad está garantizada por Sun'Agri. Sin embargo, este modelo requiere tener éxito en las licitaciones de CRE para obtener un precio de compra para la producción de electricidad (ver sección anterior).
Una herramienta agrícolaLa empresa Ombrea ofrece sus casas de sombra como herramienta agrícola, sin paneles solares, destinada a proteger los cultivos agrícolas y modular la radiación solar que reciben las plantas. Agregar paneles solares al techo de las casas de sombra es una opción que puede mejorar el retorno de la inversión.
En AlemaniaEn 2011, el instituto Fraunhofer ISE también se lanzó al tema en Alemania con el nombre de “agrofotovoltaica”. Los desarrollos se están acelerando con el proyecto APV-Resola, que comenzó en 2015 y que finalizará en 2020. En 2016 se construyó un primer prototipo de 194,4 kWp en una parcela de 0,5 ha perteneciente a la granja cooperativa Hofgemeinschaft Heggelbach en Herdwangen ( Baden-Württemberg ). Creen que tales estructuras serán rentables sin la ayuda del gobierno a partir de 2022.
En DinamarcaEl Departamento de Agronomía de la Universidad de Aarhus inició un proyecto para estudiar un sistema agrivoltaico en huertos en 2014.
En CroaciaEn 2017, la empresa Work-ing doo instaló una planta agrivoltaica de 500 kW en campo abierto en la comarca de Virovitica-Podravina . El componente agronómico de esta planta cuenta con el apoyo de la Universidad de Osijek y la escuela de ingeniería agrícola de Slatina. Parte de la electricidad producida se utiliza para el sistema de riego y el funcionamiento de maquinaria agrícola. Primero, se probarán cultivos adecuados para sombra bajo el dispositivo.
En los Países BajosEn 2019, el desarrollador fotovoltaico Solarcentury firmó un acuerdo para la construcción y mantenimiento del mayor parque agrivoltaico de Europa. La planta cubrirá 24 ha de arándanos.
En los Estados Unidos , la compañía SolAgra está trabajando en el concepto en colaboración con el Departamento de Agronomía de la Universidad de California en Davis . Se está desarrollando una primera planta de 0,4 ha . Se utiliza un área de 2.8 ha como control. Se estudian varios tipos de plantas: alfalfa, sorgo, lechuga, espinaca, remolacha, zanahoria, acelga, rábano, papa, rúcula, menta, nabos, col rizada, perejil, cilantro, frijoles, guisantes, chalotes, mostaza ... para lugares aislados también se estudian. Varias universidades están estudiando sistemas experimentales: el proyecto Biosphere 2 de la Universidad de Arizona , el proyecto de la Escuela de Agricultura de Stockbridge ( Universidad de Massachusetts en Amherst ).
En ChileEn 2017 se construyeron en Chile tres sistemas agrivoltaicos de 13 kWp. El objetivo de este proyecto, apoyado por la Región Metropolitana de Santiago, fue estudiar las plantas que pueden beneficiarse de la sombra del sistema agrivoltaico. La electricidad producida se utilizó para abastecer instalaciones agrícolas: limpieza, envasado y almacenamiento en frío de producción agrícola, incubadora de huevos, etc. Uno de los sistemas se instaló en una zona donde el suministro eléctrico se interrumpe a menudo.
Existen diferentes configuraciones de dispositivos agrivoltaicos. Goetzberger y Zastrow estudiaron las condiciones para optimizar las instalaciones agrivoltaicas. Presentadas a principios de la década de 1980, estas condiciones aún sirven como referencia en la definición de sistemas agrivoltaicos:
Las instalaciones experimentales suelen tener un área agrícola de control. La zona de control se explota en las mismas condiciones que el dispositivo agrivoltaico para estudiar los efectos del dispositivo en el desarrollo de las plantas.
El enfoque más simple es instalar paneles solares fijos en invernaderos agrícolas o en campos abiertos, elevados por encima de los cultivos o entre cultivos. Es posible optimizar la instalación modificando la densidad de los paneles solares o la inclinación de los paneles. En Japón, los sistemas agrivoltaicos generalmente consisten en estructuras livianas que se pueden desmantelar con paneles solares livianos y de tamaño pequeño para reducir la resistencia al viento.
En configuraciones más elaboradas, los paneles solares son móviles y se pueden controlar para optimizar su posicionamiento para promover la producción agrícola.
Los primeros dispositivos agrivoltaicos dinámicos se desarrollaron en Japón. Los paneles se pueden ajustar manualmente. Los agricultores cambian la posición de los paneles según la temporada o la etapa de desarrollo del cultivo para aumentar o disminuir la sombra y la generación de energía. Las empresas japonesas también han desarrollado varios sistemas más sofisticados. Por ejemplo, los cultivos crecen bajo sistemas compuestos por mesas (25 paneles solares ) fijadas en un poste central y orientables en dos ejes.
En 2004, Günter Czaloun ofreció un sistema de paneles solares móviles suspendidos alimentados por cables. Los paneles se pueden orientar para mejorar la generación de energía o los cultivos de sombra según sea necesario. El primer prototipo se construyó en 2007 en Austria. La empresa REM TEC ha desplegado varias centrales eléctricas equipadas con un sistema de paneles solares rotativos en dos ejes en Italia y China. Su sistema permite posicionar los paneles con gran precisión. También han desarrollado un sistema equivalente para equipar invernaderos agrícolas .
En Francia, las empresas Sun'Agri y Ombrea están desarrollando sistemas móviles en un solo eje. Según estas empresas, sus sistemas se adaptan a las necesidades de las plantas. La empresa Sun'Agri ofrece un sistema que permite rotar los paneles a lo largo de un eje este-oeste. Según la empresa Sun'Agri, el control intradía se realiza mediante algoritmos que integran modelos complejos de crecimiento vegetal, modelos de comportamiento hídrico de las plantas, modelos de previsión meteorológica y software de optimización del posicionamiento de los paneles. El dispositivo de la empresa Ombrea está equipado con paneles orientados al sur que se pueden retraer gracias a un sistema de correderas.
La empresa Artigianfer comercializa un invernadero fotovoltaico cuyos paneles solares se instalan en puertas móviles. Los paneles pueden seguir el curso del Sol en un eje este-oeste.
La dificultad de estos sistemas es encontrar el modo de funcionamiento para mantener el equilibrio adecuado entre los dos tipos de producción en función de los efectos deseados. El ajuste fino de los paneles para adaptar el sombreado a las necesidades de las plantas requiere habilidades agronómicas avanzadas para comprender el desarrollo de la planta. Los dispositivos experimentales se desarrollan generalmente en colaboración con centros de investigación.
La empresa Sundrop Farms (in) comercializa una energía fotovoltaica de concentración asociada a cultivos agrícolas para zonas desérticas. Las plantas se cultivan por encima del suelo en invernaderos . Los espejos de la planta calientan el agua de mar, el vapor de agua se utiliza para enfriar el invernadero, regar las plantas y alimentar la turbina que genera electricidad. Se construyó una primera planta en Port Augusta, Australia entre 2014 y 2016. En 2017, se establecieron otras dos plantas en Odemira en Portugal y en Tennessee en los Estados Unidos .
Originalmente, la asociación de paneles solares sobre cultivos agrícolas tenía como objetivo dar una solución a la competencia por el uso de tierras cultivables entre la producción agrícola y la producción de electricidad fotovoltaica . Para comparar el desempeño de la asociación de dos producciones diferentes, el LER ( Land Equivalent Ratio ) se define como la superficie relativa necesaria para tener la misma producción que su asociación. Un LER mayor que 1 indica que la asociación es más eficiente que las producciones separadas en dos superficies distintas. Por ejemplo, un LER de 1.3 significa que para obtener la misma producción en dos áreas separadas, necesitaría un 30% más de área. La convivencia entre el cultivo agrícola y la producción de energía fotovoltaica permitiría obtener una LER superior a 1 y, por tanto, mejorar la producción total en la superficie equipada.
En los últimos años, los desarrolladores de soluciones agrivoltaicas han estado destacando otros beneficios para los agricultores que brindan estos sistemas y, en particular, la protección contra los riesgos y perturbaciones climáticas. Por ejemplo, las empresas Ombrea y Sun'Agri presentan sus productos como herramientas agrícolas cuyo objetivo principal es proteger los cultivos y cuya producción de energía fotovoltaica es un beneficio secundario.
Sin embargo, los beneficios reales de estos sistemas aún no se han validado por completo, principalmente debido a la falta de estudios a largo plazo sobre superficies representativas. Los desarrolladores de sistemas agrivoltaicos realizan pocos estudios sobre el comportamiento agronómico de sus productos o no los comunican. Se han realizado estudios de organismos independientes principalmente en invernaderos fotovoltaicos. En Francia, los estudios sobre invernaderos fotovoltaicos realizados por APREL están disponibles en su sitio web. Para instalaciones de campo abierto, se han realizado experimentos en áreas pequeñas, pero los efectos de borde son demasiado grandes para que los resultados sean completamente confiables.
El principal riesgo de estos dispositivos es la falta de luz para las plantas y la caída de la producción agrícola. Los invernaderos fotovoltaicos han creado una gran polémica en el mundo agrícola. Dependiendo de los itinerarios técnicos o del tipo de cultivo, los rendimientos agrícolas en invernaderos fotovoltaicos pueden reducirse considerablemente. Así, los cultivos en invernaderos agrícolas fotovoltaicos requieren una adaptación de las prácticas de cultivo y los fabricantes están intentando adaptar estas herramientas a las necesidades de los agricultores . También se sospecha que algunos invernaderos fotovoltaicos son solo un pretexto para instalar plantas de energía solar en tierras agrícolas. En Japón , para poder operar paneles solares en la parte superior de los cultivos, la ley japonesa requiere que los agricultores mantengan la producción agrícola por encima del 80% de la producción agrícola antes de instalar los paneles.
Los dispositivos con sombra también pueden inducir un aumento de la humedad y un mayor riesgo de desarrollo de enfermedades o plagas. El viento también puede presentar un riesgo de caída para los sistemas de campo abierto con paneles solares elevados varios metros sobre el suelo.
A la hora de diseñar y construir una instalación agrivoltaica, se debe tener en cuenta la actividad agrícola prevista y sus necesidades. La compactación del suelo y los cambios en la circulación del agua pueden degradar la calidad de la tierra para la agricultura. La disposición de los paneles solares debe tener en cuenta el tamaño, el ancho, el alcance y el radio de giro de la maquinaria agrícola utilizada para el mantenimiento de los cultivos. La sujeción y protección de los cables externos, así como la profundidad de los cables enterrados, debe considerarse con la presencia de personal, maquinaria agrícola o ganado.
Los oponentes de los sistemas agrivoltaicos también mencionan el impacto visual en el paisaje. Para estas instalaciones, los paneles solares se instalan generalmente a pocos metros del suelo y, por lo tanto, son particularmente visibles en el paisaje.
En el caso de estructuras perennes o para compromisos a largo plazo (más de cinco años), la solidez financiera de la empresa fotovoltaica puede ser un riesgo para el agricultor si el fabricante fotovoltaico se ha comprometido a desmantelar la estructura. Después de un período de producción, si tiene que operar la operación de paneles solares móviles o si está a cargo del mantenimiento. De hecho, si el fabricante fotovoltaico ya no puede cumplir con sus compromisos, el agricultor puede encontrarse con una parte de su tierra inmovilizada con un sistema que ya no le aporta ningún beneficio o incluso perjudica su producción agrícola o el valor de su explotación.
En Francia, supervisada de cerca por las cámaras de agricultura y las prefecturas, las empresas en el campo de la agrivoltaica se están comprometiendo gradualmente a garantizar los rendimientos agrícolas en los sistemas agrivoltaicos y a brindar apoyo a los agricultores para adaptar sus prácticas culturales. Para el llamado a licitación de tecnologías solares innovadoras, las especificaciones de la familia “agrivoltaica” requieren la presencia de una zona agrícola de control y monitoreo por parte de un organismo independiente para evaluar las consecuencias de los sistemas agrivoltaicos en la producción agrícola.
En Japón, los primeros experimentos con sistemas agrivoltaicos en campos de arroz se han llevado a cabo desde 2004. En Italia, se llevó a cabo una cosecha de arroz por primera vez en 2017 en unas diez hectáreas en Monticelli d'Ongina en el sitio REM Tec.
Los primeros experimentos con sistemas agrivoltaicos para cultivos de hortalizas se llevan a cabo en Japón desde 2004.
Ya en 2009, la empresa Sun'Agri, INRA e IRSTEA caracterizaron el efecto de sombra en varias especies de huertas en el área experimental de Lavalette, más particularmente en lechugas. Desde 2009 se han publicado varios artículos en revistas científicas. También se defendieron tres tesis sobre el tema.
La primera planta agrivoltaica de viñas se instaló en el sur de Italia en 2009. El sistema cubre 1.000 metros cuadrados de viñedo para una producción de electricidad de 50 kWp. En 2011, se instaló otro dispositivo en el norte de Italia.
Los experimentos se llevaron a cabo en Turpan , China en 2016. Los primeros resultados han sido concluyentes y las empresas chinas han recibido autorización para desplegar sistemas similares en todo el país. En Japón, se construyeron varias centrales eléctricas agrivoltaicas en viñedos en 2017 y 2018. En 2017, la Universidad Tecnológica de Michigan en los Estados Unidos realizó el primer estudio publicado sobre la aplicación de agrivoltaicas a la viticultura . Este estudio se refiere a viñedos en India . En Francia, las primeras cosechas bajo un sistema agrivoltaico se llevaron a cabo en Rians en septiembre de 2019. Se trata de un sistema agrivoltaico dinámico desarrollado por la empresa Ombrea. Además, la empresa Sun'Agri trabaja desde hace algún tiempo con el INRA para estudiar los efectos del sombreado sobre la fenología de la vid. A principios de 2018, se construyó su primer proyecto vitivinícola agrivoltaico en los Pirineos Orientales.
Los sistemas agrivoltaicos instalados en la vid a veces se denominan plantas de energía vitivoltaica o vitivoltaicismo.
Los primeros estudios para la arboricultura los ha llevado a cabo la Universidad de Aarhus en Dinamarca desde 2014. Se han realizado experimentos en Japón con higueras desde 2014. Akuo Energy también está experimentando con un huerto de albaricoques llevado a cabo en agricultura ecológica bajo refugios de sombra fotovoltaicos . La empresa Sun'Agri ha instalado un sistema agrivoltaico dinámico en la estación experimental de La Pugère en manzanos.
Japón comenzó a operar granjas de hongos protegidas por paneles solares en 2017.
En 2009, la empresa Akuo Energy construyó la planta agrivoltaica en el campo abierto de Pierrefonds que permite la producción simultánea de aproximadamente 3.200 MWh de electricidad y 80 kg de aceite esencial por año. De unas 2 ha de cultivo, la mitad se dedica a la producción de aceite esencial de geranio rosa , la otra mitad al cultivo de limoncillo , vetiver , ayapana , aloe vera ...
En 2011, la empresa de energía Akuo instaló un invernadero fotovoltaico de alta presión de 1 MWp que alberga cultivos hortícolas ( lirios y orquídeas ) en la ciudad de Tampon.
La start-up Ombrea lanzó un estudio sobre peonía en asociación con Scradh d'Hyères en noviembre de 2017. Es un dispositivo dinámico en campo abierto.
Es posible encontrar cultivos de bayas en plantas de energía agrivoltas en Japón. Por ejemplo, los campos de arándanos se equiparon con un dispositivo agrivoltaïque en 2014 en una zona montañosa de la prefectura de Shizuoka . Estos campos tienen la particularidad de ser en pendiente. Las primeras cosechas parecen indicar que no hay cambios en la producción ni en la calidad. Los cultivos de arándanos rojos en hidroponía bajo un sistema agrivoltaico también se han experimentado en la prefectura de Saitama desde 2017.
Fraunhofer ISE implementó un sistema piloto en una granja camaronera ubicada en Bac Liêu en el delta del Mekong en 2017.