El documento proporciona información sobre el creciente mercado solar de la India y su ambicioso objetivo de alcanzar una capacidad solar de 280 GW para 2030. Destaca la importancia de la agrovoltaica, la integración de paneles solares con la agricultura, como medio para superar los problemas de escasez de tierras y ofrecer ventajas a los agricultores, como mayores desempeños de cultivos e ingresos adicionales por generación de energía o alquiler de tierras. Esta edición, desarrollada en colaboración con la Federación Nacional de Energía Solar de la India y el Foro de Energía Indo-Alemán, incorpora aportaciones de partes interesadas europeas e indias en la industria solar. Agradece a todas las organizaciones e individuos que contribuyeron. Asimismo, el documento ofrece una visión completa de los desafíos que plantea el cambio climático a la agricultura india, subrayando la necesidad urgente de soluciones sostenibles. El cambio de la India hacia la energía renovable, con una capacidad instalada de 132.13 GW, destaca su compromiso con la lucha contra el cambio climático. Sin embargo, a pesar de estos avances, la mayoría de la energía de la India sigue proviniendo de fuentes no renovables. Esto subraya la importancia de la agrovoltaica para abordar los problemas de cambio climático y acceso a la energía. Además, se profundiza en las complejidades del paisaje agrícola de la India, destacando el impacto de eventos climáticos extremos y el papel de la agrovoltaica en la mitigación de conflictos de uso de la tierra, al tiempo que promueve la sostenibilidad agrícola y el desarrollo económico.
La agricultura en la India enfrenta diversos desafíos debido al cambio climático, como la disminución de la disponibilidad de agua debido al derretimiento de los glaciares del Himalaya y los cambios en los patrones de lluvia. Se proyecta que los desempeños de los cultivos de arroz, trigo, maíz y otros disminuyan significativamente para 2050 y 2080 sin medidas de adaptación, lo que subraya la necesidad de prácticas agrícolas más sostenibles. En este contexto, se discute el esquema PM-KUSUM de la India, una iniciativa gubernamental para promover la energía solar entre los agricultores. Con tres componentes principales, que incluyen la instalación de grandes plantas solares en tierras de cultivo, la instalación de bombas de agua solares independientes y la solarización de bombas de agua existentes, el esquema tiene como objetivo descarbonizar la agricultura, proporcionar seguridad hídrica e ingresos a los agricultores, y frenar la contaminación mientras genera empleo rural. La relevancia de este esquema para la agrovoltaica radica en su capacidad para permitir el cultivo de cultivos debajo de los paneles solares o el uso de riego solar. Estudios han encontrado que la agrovoltaica tiene impactos ambientales positivos en comparación con la agricultura convencional en la mayoría de las categorías de impacto, y puede aumentar la productividad de la tierra hasta en un 35-73% y el valor económico de la tierra en más del 30% al combinar la generación de energía solar y el cultivo de cultivos. La agrovoltaica (Agro-PV) ofrece varios beneficios, debido a que implica la co-ubicación de paneles solares fotovoltaicos con la agricultura en la misma área de tierra. Algunos de los beneficios clave incluyen el aumento de la eficiencia en el uso de la tierra al cultivar cultivos debajo o entre los paneles solares, permitiendo tanto la producción de energía como la agricultura en la misma parcela de tierra. Además, reduce las necesidades de agua de los cultivos mediante el sombreado de los paneles solares, mejorando la eficiencia en el uso del agua. La agrovoltaica también tiene el potencial de mejorar la biodiversidad mediante la creación de hábitats para polinizadores en los sitios solares y la restauración de tierras agrícolas degradadas. Además, contribuye a la reducción del uso de plásticos al reemplazar túneles o redes de plástico tradicionalmente utilizados para proteger los cultivos con sistemas de agrovoltaica. A nivel socioeconómico, la agrovoltaica puede mejorar los desempeños de los cultivos y los ingresos de los agricultores, crear empleo, electrificar áreas rurales y generar ingresos adicionales a través de la venta de electricidad solar excedente. Para los agricultores, existen dos modelos de negocio principales: instalar sistemas de agrovoltaica por sí mismos y vender el excedente de energía, o arrendar tierras a desarrolladores solares para proyectos de agrovoltaica. Este enfoque diversifica y estabiliza sus ingresos, lo que ayuda al desarrollo agrícola y proporciona seguridad financiera contra los riesgos climáticos. La agrovoltaica también desempeña un papel social importante en el desarrollo regional al revitalizar la agricultura. Sin embargo, el despliegue adicional de la agrovoltaica requiere ciertas habilidades y conocimientos, como ingeniería en energías renovables, agricultura, gestión de proyectos, habilidades eléctricas, construcción, monitoreo y mantenimiento de sistemas, planificación ambiental, investigación y desarrollo, y comprensión de políticas y regulaciones. La India está estableciendo centros de excelencia y alianzas para desarrollar estas habilidades y promover la investigación y adopción de agrovoltaica. Se propone un marco de referencia de 3 estrellas para evaluar proyectos de agrovoltaica en función de sus sinergias agroenergéticas y sostenibilidad.
El documento entrega una descripción sobre los criterios para calificar proyectos agrosolares en una escala de una a tres estrellas. Un proyecto de una estrella cumpliría con criterios mínimos como incluir información sobre los sistemas agrícolas y fotovoltaicos en un Certificado de Evaluación de Sostenibilidad (SAC). Un proyecto de dos estrellas demostraría sinergias entre la energía solar fotovoltaica y la agricultura o contribuiría a prácticas sostenibles. Un proyecto de tres estrellas o de mejores prácticas maximizaría las sinergias agroenergéticas o proporcionaría servicios ecosistémicos significativos. Se proporcionan tablas que enumeran criterios en dimensiones como agricultura, medio ambiente, socioeconomía y evaluación del ciclo de vida que un proyecto debería o podría cumplir para obtener calificaciones de dos o tres estrellas. Las tablas incluyen criterios como la selección de cultivos adecuados para la sombra parcial, la evaluación de impactos ambientales, estándares para la preservación del suelo y análisis de ahorros financieros a lo largo de la vida útil. También se discuten ejemplos de casos de agrosolares existentes que han monitoreado datos de sostenibilidad y proporcionan información sobre su diseño, desarrollo y beneficios para el medio ambiente, la sociedad y la economía. Adicionalmente el documento detalla el caso de la planta Agri-PV SunMaster en Najafgarh, Delhi, una instalación de 2 MW que integra la instalación de paneles solares con el cultivo agrícola. Los paneles solares elevados están a 4.3 metros sobre el suelo y utilizan un sistema de seguimiento de inclinación fija para optimizar la producción de energía. Se cultivan una variedad de cultivos debajo de los paneles, incluyendo verduras, frutas y especias. Los beneficios económicos del sistema Agri-PV son significativos: los ingresos por acre aumentaron cuatro veces, de 30,000 INR a 120,000 INR. La producción solar también aumentó un 12% en comparación con las instalaciones industriales debido a la relación beneficiosa entre la generación de energía y la agricultura. La salud del suelo y los desempeños de los cultivos también mejoraron sustancialmente. La temperatura bajo los paneles solares es aproximadamente 10°C más fresca que en un campo abierto, mejorando las condiciones de cultivo. Además, el uso de agua se reduce en un 50% mediante la disminución de la evaporación.
En otra instancia se describen tres fases del proyecto agrovoltaico Indra Solar Farm en Tikamgarh, Madhya Pradesh. La Fase 1 tiene dos plantas: la Planta A es una planta solar fotovoltaica convencional de 500 kWp que permite a las cabras pastar debajo de los paneles. La Planta B también es de 500 kWp pero utiliza una estructura de invernadero, permitiendo equipo agrícola. Se cultivan varios cultivos como trigo, gramíneas verdes y maíz sin pérdida de desempeño. El uso del agua se reduce en un 50% debido a la sombra. La Fase 2 será un sistema doble elevado de 1 MW utilizando paneles bifaciales montados a 4 metros de altura. Se cultivarán los mismos cultivos que en la Fase 1. La Fase 3 será un sistema bifacial vertical de 250 kWp orientado este-oeste. La empresa alemana Next2Sun proporcionará apoyo científico. También se describe la planta agrovoltaica de 105 kWp en el Instituto Central de Investigación de la Zona Árida en Jodhpur. Tiene alturas de paneles variables y recoge agua de lluvia para limpieza e irrigación. Se cultivan cultivos como judías mungo, garbanzos y aloe vera. La renta anual proyectada es de 80,000 INR/ha por cultivos y tarifas de electricidad. Igualmente, se mencionan diferentes mejores prácticas y estudios de casos relacionados con sistemas agrovoltaicos. Describe un proyecto piloto de agrovoltaica en el Instituto Central de Investigación de la Zona Árida en Jodhpur, Rajastán, que logró una alta eficiencia en el uso de la tierra. Varios cultivos cultivados en las áreas interespaciales fueron afectados de manera diferente por la sombra de los paneles solares. También resume un proyecto piloto en Telangana, India, donde una startup solar instaló un sistema agrovoltaico de 10 kW en una universidad agrícola para probar paneles solares recién diseñados. Se cultivaron varios cultivos debajo y el sistema generó más de 3,000 kWh de electricidad de abril a junio mientras mantenía condiciones de microclima y crecimiento de cultivos similares a los campos abiertos. También se mencionan pautas de diseño, instalación y operación de sistemas agrovoltaicos de Francia, Alemania, Italia y Japón para optimizar la generación de energía mientras permiten actividades agrícolas.
El diseño estructural de los sistemas agrovoltaicos que combinan paneles solares fotovoltaicos con actividades agrícolas es crucial para optimizar la generación de energía solar y la productividad agrícola. Se abordan diversas consideraciones, como la altura de la estructura, la inclinación de los paneles, la distancia entre filas y las estructuras de cimentación/montaje. La altura de la estructura debe cumplir con las pautas que establecen alturas mínimas y requisitos de seguridad, mientras que la inclinación de los paneles y su orientación afectan tanto a la producción de energía como al crecimiento de los cultivos. Se discute cómo los sistemas dinámicos o de seguimiento podrían proporcionar beneficios adicionales. La distancia entre filas es importante para la sombra, la transmisión de luz, la producción de energía y las operaciones agrícolas, y debe ser específica para cada caso. Las cimentaciones deben respetar las normas de construcción locales y preservar la tierra agrícola. El enfoque clave radica en equilibrar el diseño estructural del sistema Agri-PV para optimizar tanto la generación de energía solar como la productividad agrícola. Además, se discuten las mejores prácticas para la instalación y mantenimiento de los sistemas agro-fotovoltaicos (Agri-PV). Se abordan consideraciones para la distribución de agua, la protección del suelo, la distribución de luz bajo los paneles y las técnicas de instalación de módulos. Se enfatiza el uso de cimentaciones removibles y la evitación del concreto para minimizar los impactos en el suelo. Se recomiendan métodos de riego como el goteo y el riego por microaspersión para mejorar la eficiencia del agua. También se discute el mantenimiento del crecimiento de los cultivos y el bienestar animal al tiempo que se maximiza la producción de energía. Se proporcionan ejemplos de cultivos cultivados en enrejados que muestran aumentos en los desempeños con sombreado parcial de paneles solares. Se describen diferentes tipos de instalaciones Agri-PV y tecnologías de módulos PV adecuadas. Se enfatiza la importancia de registrar el trabajo de mantenimiento y considerar los impactos en la producción de alimentos durante las actividades de operación y mantenimiento.
Asimismo, se analizan diversas consideraciones operativas y de mantenimiento (O&M) para los sitios agrovoltaicos, que son instalaciones solares fotovoltaicas ubicadas en o cerca de tierras agrícolas. Se señala que la suciedad causada por el polvo y las actividades agrícolas puede disminuir significativamente la producción de energía de los sitios Agri-PV. La limpieza regular es importante para prevenir pérdidas, aunque puede ser más desafiante debido a los paneles elevados. Se necesita coordinación entre los agricultores y los trabajadores de O&M para tareas como limpieza, reparaciones e inspecciones. Del mismo modo, son cruciales las precauciones de seguridad, puesto que las personas trabajan en los sitios cerca del uso agrícola en curso. Los sistemas de monitoreo pueden ayudar a detectar problemas sin interrumpir la agricultura. Se proporcionan recomendaciones para la salud y seguridad, la detección de fallas y la resolución de problemas, los procedimientos de limpieza y las consideraciones de seguridad eléctrica, especialmente en lo que respecta a los riesgos de choque eléctrico y arcos. Seguidamente, se discuten diversas consideraciones de seguridad y mejores prácticas para los sistemas de energía solar agrovoltaicos (Agri-PV). Se señala que aunque apagar el circuito del sistema detiene el flujo de corriente, el voltaje de los paneles solares permanece alto, lo que representa un riesgo de choque eléctrico. Para reducir el voltaje, se recomiendan electrónicos de potencia a nivel de módulo (MLPE), dado a que pueden reducir activamente el voltaje del panel a un nivel seguro. Los riesgos únicos en Agri-PV incluyen el uso dual de la tierra para la agricultura y la energía solar, lo que significa que los agricultores y el ganado pueden ser menos conscientes de los peligros eléctricos. Los cables deben protegerse contra daños causados por animales, maquinaria y trabajadores mediante el enterramiento o la instalación a una altura segura. La señalización es importante para aumentar la conciencia de los riesgos. Las pautas recomiendan MLPE, profundidades de enterramiento de cables seguras, marcas para evitar el contacto con animales y capacitación de las partes interesadas para minimizar accidentes en los sistemas solares agrícolas de uso compartido.
La discusión sobre las innovaciones en la integración de sistemas de paneles solares fotovoltaicos (PV) con la agricultura, específicamente en invernaderos, revela una evolución significativa en la búsqueda de prácticas sostenibles y eficientes en India. La introducción de módulos PV bifaciales verticales, capaces de capturar la luz solar desde el frente y la parte trasera, demuestra un avance importante. Esta tecnología permite un uso dual del terreno, superando desafíos como los efectos de sombreado asociados a los paneles tradicionales. Además, la integración de módulos PV en invernaderos y policultivos ofrece una estrategia innovadora para maximizar el uso del espacio en techos y paredes. Esta aproximación de doble propósito puede potenciar la producción de energía mientras apoya la actividad agrícola, creando un sistema simbiótico y rentable. De igual forma, se aborda la optimización de la producción energética mediante la instalación de paneles solares en invernaderos. Esta práctica no solo mejora la eficiencia energética al seguir el movimiento del sol y proporcionar condiciones de luz óptimas para el crecimiento de los cultivos, sino que también controla la temperatura y crea un ambiente propicio para la agricultura. Factores técnicos como inversores, monitoreo y conectividad a la red garantizan una transferencia de energía fluida, mientras que los sistemas de control inteligente gestionan la distribución energética dentro del invernadero, el almacenamiento en el lugar y la red. La tecnología de paneles PV semi-transparentes permite el uso completo de la tierra para la producción de energía solar y el cultivo de cultivos, demostrando un enfoque innovador y prometedor. Adicionalmente, se exploran enfoques que buscan optimizar el uso del suelo mediante la integración de la producción de energía renovable con prácticas agrícolas. El concepto de agrovoltaica, que implica el cultivo de cultivos bajo paneles solares de manera que se equilibren los requisitos de luz tanto para la generación de energía solar como para el crecimiento de los cultivos, se destaca como una estrategia clave. La selección adecuada de cultivos cobra importancia en este enfoque, mientras que la hidrovoltaica, que combina la tecnología fotovoltaica con la acuicultura, ofrece una regulación de la temperatura y una fuente de energía renovable para la acuicultura. Ambos enfoques tienen como objetivo maximizar el uso del suelo mientras se garantiza una utilización sostenible de los recursos, lo que refleja un compromiso creciente con la agricultura y la energía renovable en India. En última instancia, la discusión sobre las referencias relacionadas con el uso de la energía solar en la agricultura y la producción de alimentos subraya la importancia de basar estas innovaciones en evidencia sólida y conocimientos técnicos. Las fuentes citadas, que van desde las mejores prácticas en agrosolar hasta los impactos del cambio climático en la agricultura, demuestran un enfoque integral y bien fundamentado en la búsqueda de soluciones sostenibles y efectivas para los desafíos actuales.
