Análisis del impacto de una propuesta de diseño fotovoltaico sobre parámetros claves para un proyecto agrivoltaico en Chile

Abstract

Hoy ya son visibles los efectos del cambio climático (como altas temperaturas y sequías) los que afectan a la producción agrícola y generan competencia por el uso del suelo con el sector energético (energía solar fotovoltaica). Esto debido a que, para enfrentar la situación, se propuso avanzar hacia una matriz eléctrica con mayor participación de fuentes renovables. Una manera de abordar esta problemática es mediante sistemas agrivoltaicos, estos consisten en la instalación de paneles fotovoltaicos en altura sobre cultivos. Estos dispositivos causan sombreamiento sobre el terreno y esto reduce significativamente la radiación incidente generando cambios en el microclima bajo estos dispositivos (temperatura, humedad, viento, entre otros). La disminución de este parámetro impacta disminuyendo la evapotranspiración del cultivo, lo que redunda en una menor demanda de agua por parte de este y por lo tanto en un uso más eficiente del recurso [1]. Con estos antecedentes en mente, se propone estudiar el impacto de los paneles en un proyecto agrivoltaico. Lo que implica cuantificar la potencia generada, y un análisis sobre el sombreamiento causado y su efecto en la radiación incidente al suelo y la evapotranspiración. Esta investigación se realiza para la región del Maule de Chile con cultivo de cerezo.

Para tal efecto, se investiga en la literatura métodos de cálculo que aborden estos modelos a proponer (sombra, radiación, potencia y evapotranspiración) quedando basados en 20 papers y un libro; y la resolución se realiza con Excel y el lenguaje de programación Python. De esta forma se presenta una metodología capaz no solo de cuantificar los resultados para cada modelo, sino que de analizar el impacto de la variación de los parámetros de diseño del sistema fotovoltaico junto con otros factores como: el tipo de cultivo, localidad, tecnología fotovoltaica, patrones de diseños fotovoltaicos, entre otros. Los principales resultados para el proyecto son: 1)Reducción del 86% en la radiación neta incidente a un suelo sombreado con respecto a uno sin sombra. 2)Potencia generada de 47,2 [MW]. 3)Disminución de la pérdida de agua en la zona sombreada de 76%. Lo que se traduce en un ahorro de este recurso en todo el terreno y el periodo de 134 [m3]. 4)El mayor impacto de la sombra causada por los paneles, ocurre entre los meses de noviembre y febrero.

Sobre la variación en los parámetros de diseño se puede decir que: 1)El parámetro con mayor impacto es el objetivo de diseño. Donde existe una gran cercanía entre ST (seguimiento solar a todas horas) y el de equilibrio CT/ST (equilibrio entre producción agrícola y generación eléctrica). 2)Mayor impacto en la variación de la altura de la plataforma que en la variación de la hora en el modo CT/ST. 3)Al reducir la altura de la plataforma se aumenta la radiación y es hacia la reducción donde se nota un mayor efecto causado. 4)El aumento en escala del proyecto, le da mayor relevancia a los resultados en pérdida de agua y potencia.