Este texto es un resumen del texto Enhancing agrivoltaic synergies through optimized tracking strategies de Maddalena Bruno, Leonhard J. Gfüllner, Matthew F. , Berwind, publicado el 27 de enero de 2025.

Los sistemas agrivoltaicos combinan la agricultura y la generación de energía. Esta integración se logra mediante la instalación de paneles solares sobre terreno agrícola, permitiendo que las plantas crezcan y se cultiven debajo de los paneles, lo que ofrece una solución al conflicto por el uso del suelo y aporta beneficios como la reducción del estrés hídrico y protección contra el clima extremo. Estos sistemas también pueden favorecer la biodiversidad y mejorar la eficiencia de los paneles solares. Sin embargo, la competencia por la luz solar entre la generación de energía y el crecimiento de los cultivos hace crucial la optimización del diseño y la gestión de la luz.

En el estudio se realizó una metodología de seis pasos para simular y optimizar el seguimiento en sistemas agrovoltaicos, con el objetivo de equilibrar la producción de energía solar y las necesidades de luz de los cultivos. Esta metodología se caracteriza por su versatilidad, permitiendo la adaptación a diferentes cultivos, instalaciones y ubicaciones mediante la modificación de datos de entrada clave.

El proceso comenzó con la recopilación de datos relevantes, incluyendo datos meteorológicos diarios que se agruparon por irradiación horizontal global (GHI) mensual para mejorar la eficiencia computacional. Las simulaciones se llevaron a cabo utilizando APyV, Python que emplea el método de trazado de rayos inverso de Radiance, elegido por su precisión en sistemas agrivoltaicos complejos.

Un paso crucial fue la optimización del ángulo de inclinación de los paneles solares en cada intervalo de tiempo. Este ángulo se integra de forma iterativa en la simulación para calcular el rendimiento fotovoltaico y la radiación fotosintéticamente activa (PAR) disponible para los cultivos. Finalmente, se aplicó un suavizado a la función optimizada para crear una estrategia de seguimiento práctica que minimizara los movimientos innecesarios de los paneles.

En la investigación se profundizó en la definición de los requisitos de luz para el cultivo de manzanas, utilizando umbrales de reducción de PAR proporcionados por el Centro de Tecnología Agrícola (LTZ) para diferentes etapas de la temporada de crecimiento (marzo a septiembre). Se explica cómo se transforman estos requisitos relativos de PAR en valores absolutos de irradiación objetivo mediante simulaciones de luz. Además, se detalló la recopilación de datos meteorológicos de alta resolución de Solargis y los parámetros de diseño del sistema agrivoltaico específico, incluyendo las características del huerto y las especificaciones técnicas de los módulos fotovoltaicos utilizados. El objetivo de este análisis detallado fue asegurar la transparencia y la reproducibilidad de la metodología propuesta.

Además de creó un gemelo digital a una instalación piloto agrovoltaica en Nussbach, Alemania. Se analizó la radiación solar diaria que recibían los árboles, mostrando una reducción significativa de luz debido a la presencia de los paneles solares. Otro aspecto importante de este estudio es la introducción de objetivos absolutos preliminares para los requisitos de los cultivos. Estos se derivan de las mejores prácticas agrícolas y del uso de mallas antigranizo, y generalmente se expresan en términos relativos como un porcentaje de sombra tolerada.

El sistema de control del seguidor optimiza dinámicamente la posición de los paneles según las condiciones meteorológicas actuales, buscando un equilibrio entre las necesidades del cultivo y la producción fotovoltaica.

Las simulaciones para el huerto de manzanos en 2019 mostraron que la estrategia de seguimiento propuesta alcanzó el 91% del DLI (radiación diaria) objetivo anual (319 kWh/m² frente a 351 kWh/m²), significativamente mejor que una estrategia de retroceso (67%). La estrategia dinámica es eficaz para identificar periodos de baja y alta irradiación, permitiendo ajustar la posición de los paneles para priorizar las necesidades del cultivo o la generación de energía según sea necesario. Sin embargo, alcanzar los objetivos de irradiación en días nublados es un desafío. Se sugiere aprovechar la alta difusividad en estos días para optimizar el rendimiento fotovoltaico sin afectar negativamente a los cultivos. La estrategia APV-Track resultó en una reducción del 20% en el rendimiento fotovoltaico anual.

Algunas limitaciones del estudio, fue centrarse únicamente en la irradiación en un plano virtual y no considerar completamente los efectos en el agua y el suelo. Sin embargo, se mencionan estudios que sugieren que el sombreado de los paneles APV puede aumentar la humedad del suelo y disminuir la temperatura del aire. Se identifican áreas para futuras investigaciones, incluyendo la integración de datos meteorológicos en tiempo real, la consideración de múltiples objetivos (rendimiento fotovoltaico y del cultivo), la evaluación de los efectos del viento y la precipitación, y la mejora de la eficiencia computacional mediante redes neuronales.

La investigación sienta una base para estrategias de seguimiento personalizadas en sistemas agrivoltaicos, buscando preservar la producción agrícola y mejorar la viabilidad de estos sistemas. La estrategia propuesta se ha estado probando en campo en durante 2024 y 2025 para validar los hallazgos y mejorar la comprensión del impacto de la agrivoltaica en los huertos de manzanos.