Una universidad española crea paneles solares que permiten la agrovoltaica sin perjudicar los cultivos.

Across el sur de España, un nuevo tipo de panel solar está reescribiendo discretamente las reglas de quién puede aprovechar el sol.

En lugar de obligar a elegir entre alimentos y energía, investigadores de Jaén afirman haber encontrado una forma de compartir la luz solar. Sus paneles prototipo generan cantidades significativas de electricidad y, al mismo tiempo, dejan pasar luz suficiente para mantener vivas y productivas las hortalizas y los frutales.

Cómo las plantas solares empezaron a chocar con la tierra agrícola

La transición energética de Europa se topa con un hecho simple y obstinado: el suelo es finito. La Unión Europea quiere que al menos el 30% de su energía proceda de renovables en 2030 y lograr la neutralidad climática en 2050. La energía solar a gran escala desempeña un papel central en ese plan, impulsada por módulos más baratos y una avalancha de fabricación procedente de China.

Sin embargo, a medida que crece el tamaño de los proyectos, también aumentan los conflictos sobre el terreno. Los promotores buscan campos llanos y soleados. Los agricultores miran esos mismos campos y ven su medio de vida. Las comunidades locales se oponen cuando las plantas solares sustituyen huertos o pastos. En algunas regiones, el debate «solar contra alimentos» se ha convertido en un tema de titulares.

Esa tensión es una de las razones por las que la agrovoltaica ha ganado tracción. En vez de apartar la agricultura, los sistemas agrovoltaicos elevan o separan los paneles para que cultivos, ganado o colmenas compartan la misma superficie. Las plantas tolerantes a la sombra pueden beneficiarse de microclimas más frescos y de una menor evaporación. Las ovejas pastan bajo las estructuras y mantienen la hierba a raya, mientras que los apicultores utilizan los recintos solares como zonas de pecoreo.

La agrovoltaica intenta convertir un conflicto de uso del suelo en una doble cosecha: kilovatios-hora arriba, calorías abajo.

El verdadero reto técnico aparece cuando los paneles se sitúan directamente sobre los cultivos. Los módulos opacos convencionales bloquean la mayor parte de la luz solar, lo que puede ralentizar el crecimiento, deformar las plantas o reducir los rendimientos. Existen paneles semitransparentes, pero normalmente sacrifican demasiada producción eléctrica como para satisfacer a agricultores e inversores.

El giro del equipo de Jaén en la solar semitransparente

Un grupo de investigación de la Universidad de Jaén, en el sur de España, ha propuesto un nuevo diseño descrito en un artículo reciente sobre tecnología agrovoltaica. Llaman a su sistema RearCPVbif, abreviatura de Rear Concentrator Photovoltaic bifacial («fotovoltaico bifacial con concentrador trasero»). El nombre es aparatoso, pero la idea es sencilla: dejar pasar luz para las plantas, mientras se recupera silenciosamente una parte de la radiación solar que, de otro modo, se desperdiciaría.

Qué hace diferente a RearCPVbif

• Utiliza células solares bifaciales, capaces de generar energía tanto por la cara frontal como por la trasera.
• Integra concentradores ópticos en la parte posterior, que redirigen la luz reflejada y dispersa hacia la cara trasera de las células.
• Mantiene una alta transparencia óptica para que llegue suficiente luz a los cultivos situados debajo.

La mayoría de la fotovoltaica semitransparente (a menudo llamada STPV) se limita a espaciar el material activo o a usar capas más finas, lo que deja pasar más luz pero reduce la producción eléctrica. El sistema de Jaén plantea un intercambio distinto: conserva la transparencia, pero extrae electricidad adicional de la luz que rebota detrás del panel.

Los investigadores informan de un factor de transparencia en torno al 60%, un nivel que suele considerarse aceptable para muchos cultivos hortícolas.

Ese 60% es relevante. Estudios agronómicos sugieren que muchas hortalizas empiezan a sufrir cuando la transmisión media de luz cae muy por debajo de ese umbral. Por encima, algunas especies pueden mantener una fotosíntesis casi normal, especialmente si la temperatura y la humedad están bien gestionadas.

Dos métricas clave de luz para cultivos y energía

Para evaluar si un panel solar puede colocarse sobre cultivos sin comprometerlos, ingenieros y agrónomos se fijan ahora en dos cifras, más allá de la potencia pico indicada en la placa.

• Transmitancia visible media (AVT): la fracción de luz visible que atraviesa el panel.
• Transmitancia fotosintética media (APT): la fracción de luz en las longitudes de onda que las plantas utilizan realmente para la fotosíntesis que llega a las hojas.

El equipo de Jaén trabajó con ambos indicadores. Para los cultivos, la APT es más importante que la energía solar total. A las plantas les importa especialmente la llamada radiación fotosintéticamente activa (PAR), aproximadamente entre 400 y 700 nanómetros de longitud de onda. Si un panel bloquea demasiada parte de esa banda, los rendimientos bajan aunque se cuele bastante luz infrarroja o ultravioleta.

Estudios previos en invernaderos y mallas de sombreo sitúan el límite inferior para un crecimiento cómodo de los cultivos en torno al 60% de transmisión en el rango PAR, dependiendo de la especie. El sistema RearCPVbif se diseñó tomando como referencia ese punto.

Parámetro	FV opaca convencional	FV semitransparente típica	Concepto RearCPVbif
Luz que llega a los cultivos	Baja (a menudo <20%)	Media (40–70%)	En torno al 60% (objetivo)
Producción eléctrica por superficie	Alta	Media a baja	Media, reforzada por concentradores traseros
Adecuación para cultivos	Limitada	Selectiva	Diseñada para una amplia gama de horticultura

Dónde está hoy la solar «transparente»

La industria fotovoltaica en general persigue la transparencia desde dos enfoques.

• Paneles semitransparentes no selectivos, que adelgazan las capas absorbentes o practican microhuecos en el material activo. Estos módulos dejan pasar más luz, pero en todo el espectro, y suelen sufrir un fuerte recorte de eficiencia eléctrica.
• Paneles selectivos por longitud de onda, que pretenden absorber sobre todo radiación ultravioleta y del infrarrojo cercano, dejando pasar la luz visible. Las plantas reciben gran parte de lo que necesitan, mientras el panel trabaja con partes del espectro que el ojo humano no utiliza.

El diseño de Jaén se sitúa cerca del segundo grupo, pero añade un giro con sus concentradores ópticos traseros. Esos elementos intentan capturar rayos dispersos que atraviesan el panel la primera vez, rebotan en el suelo o en los propios cultivos y, después, inciden en la cara posterior del módulo. Las células bifaciales pueden convertir esa luz reflejada en electricidad adicional.

En lugar de pelear por cada fotón solo en la superficie frontal, el sistema cosecha la luz de «segunda oportunidad» que la explotación habría reflejado simplemente de vuelta al cielo.

Este enfoque también encaja de forma natural con suelos claros y reflectantes o con acolchados (mulching) de color claro, que aumentan la cantidad de luz disponible para la cara trasera de las células.

Mantener los cultivos frescos mientras los paneles rinden al máximo

El calor supone otra restricción cuando se cuelgan módulos solares sobre cultivos. Un tejado de vidrio caliente puede atrapar aire templado y crear un efecto invernadero no deseado. Las altas temperaturas del panel también perjudican el rendimiento eléctrico, reduciendo la eficiencia de las células.

El estudio de Jaén monitorizó el comportamiento térmico y constató que la temperatura de las células se mantuvo por debajo de unos 70 °C. Ese nivel evita las peores pérdidas de rendimiento y reduce el riesgo de sobrecalentar la capa de aire justo bajo los módulos. Para los agricultores, ese control de temperatura puede ayudar a que el desarrollo del cultivo siga un patrón familiar, en lugar de empujarlo hacia el estrés.

• Paneles más frescos mantienen una producción más estable durante las olas de calor estivales.
• Temperaturas del aire más moderadas reducen la caída de flor y los daños en el fruto en cultivos sensibles.
• El ganado bajo los paneles soporta una carga térmica menos extrema que bajo cubiertas metálicas desnudas.

Qué podría significar esto para agricultores y promotores

Si sistemas como RearCPVbif alcanzan madurez comercial, podrían cambiar la manera en que los promotores solares valoran el suelo rural en regiones ricas en sol como Andalucía, California o el sur de Italia. En lugar de desplazar cultivos, los promotores podrían negociar arrendamientos a largo plazo en los que la explotación agrícola y la planta solar funcionen conjuntamente.

Desde la perspectiva del agricultor, una cubierta semitransparente podría suavizar algunos riesgos climáticos. La sombra parcial puede limitar el estrés térmico durante episodios de calor cada vez más frecuentes. Los paneles pueden reducir la velocidad del viento a nivel del suelo y disminuir la evaporación. Donde el agua es escasa o cara, eso puede estabilizar los rendimientos.

En vez de cobrar un alquiler por campos perdidos, los agricultores podrían obtener dos ingresos por la misma hectárea: uno de la cosecha y otro de la electricidad.

El rendimiento en condiciones reales dependerá de una selección cuidadosa de cultivos y del diseño del sistema. Las hojas verdes, los frutos rojos y ciertas hierbas pueden prosperar con luz filtrada. Los cereales y los frutales muy amantes del sol pueden necesitar mayor separación entre filas o estructuras más altas para evitar penalizaciones de rendimiento.

Preguntas que aún necesitan respuesta

Como en cualquier concepto prometedor de laboratorio, quedan varios obstáculos antes de que paneles agrovoltaicos de este tipo se conviertan en una imagen habitual sobre hileras de tomates o plantones de olivo.

• Coste de la óptica: los concentradores traseros y las células bifaciales añaden complejidad. Los fabricantes deben demostrar que los kilovatios-hora extra compensan el incremento de la lista de materiales.
• Durabilidad: los componentes ópticos deben resistir polvo, humedad, granizo y limpiezas durante décadas en explotaciones en funcionamiento.
• Acceso para mantenimiento: los agricultores necesitan espacio para tractores, cosechadoras y sistemas de riego, lo que condiciona el trazado de las estructuras.
• Regulación: las normas de planificación y las subvenciones agrarias en Europa y otros lugares siguen asumiendo en gran medida que un campo o produce alimentos o aloja solar, pero no ambas cosas.

Cómo evaluar el potencial agrovoltaico en una explotación real

Para propietarios de tierras que consideren estos sistemas en el futuro, algunas comprobaciones básicas ya pueden orientar el análisis, incluso antes de que esta tecnología concreta esté plenamente comercializada.

• Medir la radiación solar media y la temperatura durante la temporada de cultivo.
• Identificar qué cultivos de la explotación toleran sombra parcial o cubiertas más frescas.
• Modelizar distintas densidades de panel, buscando al menos un 60% de transmitancia fotosintética donde más importen los altos rendimientos.
• Simular el ahorro de agua por menor evaporación y compararlo con cualquier cambio esperado en el rendimiento.

Simulaciones sencillas muestran que, en emplazamientos calurosos con fuerte insolación, una caída moderada de la luz directa a veces puede compensarse con menor estrés térmico y ahorro de agua, especialmente en horticultura de alto valor. Si a eso se añade un flujo fiable de ingresos por electricidad, el panorama financiero cambia para parcelas marginales o propensas a la sequía.

Para los planificadores energéticos, diseños agrovoltaicos como el de Jaén amplían el abanico de ubicaciones que pueden acoger energía solar. Los aparcamientos y los tejados seguirán siendo importantes. Sin embargo, las estructuras semitransparentes y bifaciales sobre cultivos permiten que la capacidad solar crezca dentro de las zonas agrícolas existentes, en lugar de expulsar la agricultura hacia fuera o hacia suelos menos adecuados. En regiones presionadas tanto por el cambio climático como por objetivos energéticos, ese modelo de sol compartido podría pasar gradualmente de ensayos experimentales a una opción estándar al diseñar la próxima generación de infraestructuras rurales.