Un grupo de investigación dirigido por científicos de la Universidad de Purdue, en el estado de Indiana (EE. UU.) ha creado un novedoso modelo para evaluar el crecimiento del maíz en instalaciones agrovoltaicas y ha propuesto utilizar un modelo de distribución espaciotemporal de sombras (SSD) para optimizar el rendimiento de los cultivos y la producción de energía.
El nuevo método se basa en el modelo de planta del simulador de sistemas de producción agrícola (APSIM), que se basa en una resolución temporal más fina, y cuya validez está avalada por la bibliografía. El modelo SSD, que tiene en cuenta la sombra proyectada por los paneles fotovoltaicos, se utilizó junto con los datos de radiación del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL). Estos datos combinados se calibraron y validaron con los resultados de sus mediciones de campo.
El experimento de campo se llevó a cabo en una granja agrovoltaica de la Universidad de Purdue en West Lafayette, Indiana (EE.UU.). Allí, los paneles fotovoltaicos se desplegaron en dos disposiciones: módulos de 300 W colocados uno junto al otro o módulos de 100 W dispuestos en un patrón de tablero de ajedrez alterno. Todos utilizaban seguidores de un eje y tenían una altura de 6,1 metros. La instalación se probó entre abril y octubre de 2020.
«Para la validación, se consideran 12 parcelas», dijeron los académicos. «Se recolectaron a mano mazorcas de maíz de tres plantas representativas de cada una de estas parcelas. En total, se utilizaron en el análisis 570 plantas de maíz de la región sin VP y 36 plantas de maíz de la región con VP, respectivamente. Las mazorcas se limpiaron, se tomaron imágenes y se procesaron utilizando un fotómetro de mazorcas pionero de DuPont».
Las mediciones de campo mostraron que el rendimiento del maíz de la zona sin PV fue de 10.955 kg/ha, comparado con el rendimiento de 10.182 kg/ha de la zona con PV. Esto concordaba con el nuevo modelo, que predecía 10.856 kg/ha para la zona sin FV y 10.102 kg/ha para la zona con FV.
A continuación, los investigadores utilizaron el modelo para comprobar el impacto en el rendimiento de la altura del seguidor, la distancia entre los conjuntos, el ángulo de los paneles y la activación del sistema de seguimiento. En primer lugar, descubrieron que debían preverse diseños que redujeran la altura del seguidor sin impedir el movimiento de la maquinaria de la planta, ya que el rendimiento medio global del maíz es una función débil de la altura del seguidor hasta 2,44 m.
«Sin embargo, la variabilidad de una hilera de maíz a otra aumenta a medida que se reduce la altura del seguidor», explicaron además. «Otro hallazgo interesante es que para nuestros tamaños de módulos fotovoltaicos, el aumento de la distancia entre las filas fotovoltaicas adyacentes más allá de 9,1 m, mientras se mantiene constante la potencia total en todo el terreno, no conduce a un aumento en el rendimiento de maíz basado en la superficie total del terreno».
También descubrieron que el anti-seguimiento (AT) alrededor del mediodía solar proporcionaba el aumento más significativo en el rendimiento del maíz. «Sin embargo, este aumento del rendimiento del maíz del 5,6% es bastante modesto y debe sopesarse frente a una disminución sustancial de la energía solar», subrayó el grupo.
El modelo propuesto se presentó en «Optimizing corn agrivoltaic farming through farm-scale experimentation and modeling» (Optimización de la agricultura agrovoltaica del maíz mediante experimentación y modelado a escala de explotación), publicado en Cell Reports Sustainability. En el grupo de investigación también participaron académicos de la Universidad danesa de Aarhus.
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