Nuevo modelo para evaluar los efectos del sombreado sobre los cultivos en proyectos agrovoltaicos

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Un equipo de investigación italo-sueco ha estudiado el impacto de las sombras creadas a nivel del suelo por diferentes configuraciones de sistemas agrovoltaicos, que, según los científicos, son necesarias para estimar con precisión el rendimiento de los cultivos.

Señalaron que las investigaciones anteriores se habían interesado sobre todo por evaluar el impacto del sombreado en la producción de módulos solares o en la distribución de la irradiancia horizontal global (GHI), mientras que su estudio pretende analizar sobre todo los efectos del sombreado en la radiación fotosintéticamente activa (RFA) y el rendimiento de los cultivos.

“El modelo desarrollado puede utilizarse como punto de partida para estimar con precisión el rendimiento de los cultivos en cualquier ubicación bajo los diseños de sistemas agrovoltaicos más comunes”, explican. “Tiene en cuenta la parte agrícola de los sistemas agrovoltaicos y puede integrarse con los modelos de potencia fotovoltaica existentes para analizar el rendimiento de los cultivos y la producción de energía”.

Mediante el software Matlab, los científicos crearon un modelo que considera tres configuraciones diferentes de sistemas agrovoltaicos: con estructuras fijas; con seguidores de un eje; y con sistemas de seguimiento de dos ejes. A continuación, utilizaron los programas PVsyst y SketchUp para validar los factores de sombreado del modelo propuesto, alegando que ambas herramientas por sí solas no son capaces de calcular los factores de sombreado de haz y difuso sobre el terreno.

El grupo probó el modelo en tres emplazamientos diferentes de Europa: Lanna (Suecia), Estrees-Mons (Francia) y Klingenberg (Alemania). Calculó la  RFA descomponiéndola en sus componentes difuso y directo. “Esta descomposición de la RFA es crítica en los sistemas AV debido a las sombras variables causadas por los paneles en los cultivos, lo que crea una distribución RFA/difusa RFA no homogénea durante el día”, explican.

Las pruebas mostraron, según los científicos, que el modelo propuesto exhibía “altas precisiones” en comparación con PVsyst y SketchUp. “La homogeneidad de la luz y la reducción de la PAR podían variar significativamente en función de las configuraciones del sistema AV, del 86 % al 95 % y del 11 % al 22 %, respectivamente”, explicaron además. “El sistema AV de dos ejes mostró la mayor homogeneidad lumínica y la menor reducción anual de la RFA en Lanna. El índice de homogeneidad de la luz fue del 95,15 %, y la reducción anual de la RFA fue del 11,01 %”.

Los investigadores subrayaron que el modelo podía adaptarse fácilmente a otros tipos de disposiciones de sistemas agrovoltaicos.

Sus resultados se describen en el estudio “Direct and diffuse shading factors modelling for the most representative agrovoltaica system layouts” (Modelización de factores de sombreado directo y difuso para las disposiciones de sistemas agrovoltaicos más representativas), publicado en Applied Energy. El equipo está formado por académicos de la Universidad de Mälardalen (Suecia) y la Università Cattolica del Sacro Cuore (Italia).

Otros investigadores de la Universidad de Mälardalen estudiaron recientemente cómo optimizar la producción de electricidad en instalaciones agrovoltaicas con módulos fotovoltaicos bifaciales montados verticalmente. Desarrollaron un modelo de optimización tecnoeconómica que supuestamente esboza los parámetros de diseño ideales para una instalación fotovoltaica vertical agrovoltaica combinando datos climatológicos con cifras sobre generación de energía solar prevista, distribución de sombras, agua para riego y rendimiento agrícola.

Otros científicos de la Università Cattolica del Sacro Cuore también han investigado recientemente diferentes tratamientos de profundidad de sombra en soja cultivada bajo un sistema agrovoltaico elevado en Monticelli d’Ongina (Italia).

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