Cultivar en granjas solares aumenta la eficiencia

Tecnología

En el problema amenazador del cambio climático, cultivar cultivos comerciales en granjas solares es un uso potencialmente eficiente de la tierra agrícola que puede aumentar la producción comercial de alimentos y mejorar el rendimiento y la longevidad de los paneles solares, según una nueva investigación de Cornell. El grupo publicó una nueva investigación el 15 de febrero en Applied Energy.

“Ahora tenemos, por primera vez, una herramienta basada en la física para estimar los costos y beneficios de la ubicación conjunta de paneles solares y la agricultura comercial desde la perspectiva de una mayor eficiencia de conversión de energía y la longevidad de los paneles solares”, dijo el autor principal, Henry Williams, estudiante de doctorado en ingeniería de Cornell.

“Existe potencial para los sistemas agrivoltaicos, donde la agricultura y los paneles solares coexisten, para proporcionar un mayor enfriamiento pasivo a través de paneles más altos, una cubierta del suelo más reflectante y tasas de evapotranspiración más altas en comparación con las granjas solares tradicionales”, dijo el autor principal Max Zhang, profesor de Sibley. Escuela de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial, “Podemos generar electricidad renovable y conservar tierras de cultivo a través de sistemas agrovoltaicos”.

En Nueva York, por ejemplo, aproximadamente el 40% de la capacidad de las granjas solares a gran escala se ha desarrollado en tierras agrícolas, mientras que aproximadamente el 84% de las tierras consideradas adecuadas para el desarrollo solar a gran escala son agrícolas, según un estudio de investigación anterior del grupo de Zhang. Mediante el uso de un modelo de microclima computacional basado en dinámica de fluidos y datos de temperatura del panel solar, el grupo evaluó la altura del panel solar, la reflectividad de la luz del suelo y las tasas de evapotranspiración (el proceso en el que el vapor de agua se eleva desde las plantas y el suelo). Descubrieron que los sistemas agrovoltaicos pueden potencialmente ayudar a resolver futuros problemas globales de energía alimentaria.

Los ingenieros demostraron que los paneles solares montados sobre la vegetación revelan caídas de temperatura en la superficie en comparación con los paneles solares construidos sobre suelo desnudo. Los paneles solares se montaron 4 metros por encima de un cultivo de soja y los módulos solares mostraron reducciones de temperatura de hasta 10°C, en comparación con los paneles solares montados a medio metro por encima del suelo desnudo.

El efecto de enfriamiento debido a una mayor evapotranspiración y albedo superficial de la vegetación y el suelo es más significativo que el inducido por una mayor altura del panel y el enfriamiento pasivo se suma a la eficiencia del panel solar, en comparación con el suelo expuesto o la grava, según el documento. Mejor aún, sin embargo, las caídas de temperatura conducen a una vida útil mejorada del panel solar y un potencial económico mejorado a largo plazo.

“A medida que disminuye la temperatura de funcionamiento del panel solar, puede aumentar la eficiencia y mejorar la longevidad de sus módulos solares”, dijo Williams, “estamos mostrando dos beneficios. Por un lado, tiene producción de alimentos para los agricultores y, por el otro, Por otro lado, hemos demostrado una mayor longevidad y una mayor eficiencia de conversión para los desarrolladores de energía solar”.

Comprender este concepto de beneficio mutuo llega en un momento crítico para la producción agrícola, ya que se espera que la demanda mundial de alimentos aumente en un 50% para 2050, para alimentar a unos 10.000 millones de personas, según el Instituto de Recursos Mundiales. Al mismo tiempo, es imperativo acelerar el despliegue de energías renovables para mitigar el impacto del cambio climático. En climas cálidos como el oeste de los Estados Unidos, las granjas agrovoltaicas serían ideales.

“Hasta este punto, la mayoría de los beneficios de los sistemas agrivoltaicos han girado en torno a las zonas climáticas cálidas y áridas”, dijo Zhang, también directora de la facultad de Kathy Dwyer Marble y Curt Marble del Centro Cornell Atkinson para un futuro sostenible, “Este documento es dando un paso hacia la evaluación de la viabilidad de los agrovoltaicos en climas representativos del noreste de los EE. UU. para relajar la competencia por el uso de la tierra que enfrenta el mundo”.

Fuente: Tech Xplore.

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