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    Centro de Estudios de Zonas Áridas - CEZA

    UNIVERSIDAD DE CHILE / FACULTAD DE CIENCIAS AGRONÓMICAS

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Agricultura fotovoltaica: ahorrar agua produciendo energía.

La competitividad de la agricultura, desde la pequeña hasta la grande, de la Región de Coquimbo se ve amenazada fuertemente por la escasez hídrica y los altos costos energéticos asociados a la presurización del agua de riego. La alta radiación solar presente en la Región, particularmente en las zonas medias y altas de los valles, se traducen en un mayor consumo hídrico de los frutales y las hortalizas, pudiendo incluso generar estrés térmico y/o radiativo en las plantas debido a un exceso de radiación, lo que se acentuará a mediano plazo según las proyecciones de cambio climático.

Por otro lado, este exceso de radiación constituye una oportunidad para la generación de energía mediante el uso de paneles fotovoltaicos. Uno de los principales impedimentos para la proliferación de proyectos fotovoltaicos es el costo del arriendo/compra del suelo, el cambio del uso del suelo y la cercanía de redes de distribución eléctrica. Estos problemas no existen en el caso de instalar los paneles en predios agrícolas. En este proyecto proponemos la instalación, a baja densidad, de paneles fotovoltaicos sobre huertos frutales y hortalizas, como estrategia para generar energía solar, reduciendo a la vez, el consumo de agua de los sistemas agrícolas y la incidencia de estrés radiativo (fotoinhibición y golpes de sol).

El consumo de agua de los cultivos está directamente relacionado con la cantidad de radiación interceptada por estos. Esto se debe a que la transpiración de las plantas y la evaporación de agua desde el suelo (evapotranspiración) aumentan linealmente con la cantidad de energía radiante que incide sobre los cultivos. En términos simples, la energía que impulsa la evapotranspiración proviene, completamente, de la radiación solar que ingresa al sistema agrícola. Los cielos de las secciones interiores y medias de los valles de la Región de Coquimbo se encuentran entre los más claros del mundo, debido a la baja incidencia de nubosidad (razón por la que se han emplazado importantes observatorios astronómicos en la Región). En consecuencia, los cultivos que se ubican en estas zonas reciben radiación en exceso. Este exceso se traduce, no sólo en un mayor consumo hídrico, si no también, en daños a los tejidos vegetales. Los principales daños ocurren en el aparato fotosintético y en la epidermis de los órganos de interés comercial (frutos en el caso de los frutales y hojas en el caso de las hortalizas de hojas). El daño al aparato fotosintético se conoce como fotoinhibición, proceso en el que las hojas ven reducida su capacidad fotosintética, lo que reduce, directamente, el potencial productivo. Los daños en la epidermis, y las capas celulares que subyacen, se conoce como golpe de sol y se traduce en manchas y corchosidad que reduce el valor comercial de los frutos/hojas. El golpe de sol se produce por el efecto combinado de un aumento de la temperatura y el daño por radiación ultravioleta. Para reducir estos efectos nocivos de la radiación se han desarrollado tecnologías como el uso de mallas cobertoras y el embolsado de frutos. En el presente proyecto se propone utilizar paneles fotovoltaicos para interceptar la radiación excesiva, utilizándola para generar energía. Esta energía puede ser utilizada directamente para cubrir parcial o totalmente los requerimientos del sistema productivo y, eventualmente, podría superar dichos requerimientos, pudiendo ser comercializada. Este aspecto es una de las principales incertidumbres tecnológicas que se propone responder: cuánta energía se podría producir y cuál es el modelo de negocio adecuado para comercializar un eventual excedente energético.

Cabe señalar que estudios previos, han demostrado que el uso de sombra discontinua (como en este proyecto) versus el uso de sombra continua (ej: mallas), a un mismo porcentaje de sombreamiento (ej: 20%) tiene efectos similares sobre el desempeño productivo de los cultivos. De hecho, la sombra discontinua evita que las plantas adquieran morfología de plantas de sombra (mayor follaje y hojas más delgadas), manteniendo su eficiencia en el uso de altas radiaciones solares durante los períodos de alta radiación. Esto se debe a la natural adaptación de las plantas a enfrentar sombreamiento discontinuo (sombreamiento de árboles, auto-sombreamiento).

Tres aspectos de importancia económica serán tomados en cuenta: (i) el efecto del sombreamiento de los paneles solares sobre la inducción floral y consiguiente cuajado de frutos en la temporada siguiente (uva de mesa), (ii) el efecto sobre la fecha de cosecha y (iii) calidad de frutos/hojas: color, contenido de azúcares (uva) y turgencia (hortalizas de hoja).

Respecto de la generación de energía fotovoltaica, el acceso al suelo para su producción y la cercanía de los sistemas de conducción son factores limitantes. En el caso de este proyecto estos problemas se resuelven al utilizar directamente el suelo agrícola en predios que se encuentran conectados a la red eléctrica. 

Con fines de validar y transferir la tecnología se implementarán pilotos que serán representativos para dos de los rubros agrícolas más importantes a nivel regional (fruticultura y producción de hortalizas) y replicable en distintas especies y condiciones; y se espera validar un modelo de agricultura sustentable que combine eficiencia hídrica, eficiencia energética y el uso de energías renovables no convencionales (ERNC).

Equipo Técnico:
Director: Ian Homer Bannister
Sub-directora: M. Cecilia Peppi Aronowsky
Investigador colaborador: Jean Dauzat (CIRAD-Francia)
Coordinadora: Britt Wallberg Núñez.
Profesional de terreno: Francisco Alfaro López- Mirko Talamilla Mora
Profesional de diseño de experimentos y análisis de datos: Denisse Zamorano Meriño
Asesor energía: Rodrigo Andrade (ONG Diálogo Energético)