La perspectiva de la agrovoltaica en Nigeria

Introducción

Según el Programa Mundial de Alimentos (2023), más de 345 millones en 82 países enfrentan el riesgo de inseguridad alimentaria, lo que arroja a las personas a una fuerte hambruna mundial en parte debido a la crisis climática y la pandemia de COVID-19 posterior al impacto. Existe una necesidad urgente de satisfacer la demanda de alimentos para evitar esta hambruna catastrófica. Además, el uso de energía renovable puede ayudar a prevenir los efectos del cambio climático, ya que se genera a partir de fuentes limpias y no contaminantes. Las tecnologías de energía renovable como la eólica, la solar, la hidroeléctrica, la biomasa y la geotérmica son algunas de las tecnologías desplegadas para la generación de energía en lugar de los combustibles fósiles. La generación solar fotovoltaica (PV) es una tecnología de energía renovable predominantemente adoptada en Nigeria, ya que es fácil de mantener y rentable. Según la aplicación, se puede montar en el techo, en postes o en el suelo. Los módulos fotovoltaicos montados en el suelo ocupan una gran superficie de terreno. Limita las posibilidades de otras oportunidades económicas que podrían derivarse de dicho espacio terrestre, particularmente en áreas donde existe competencia entre la energía solar fotovoltaica y la agricultura. Sin embargo, esto nos deja cuestionando si las granjas de cultivos y paneles solares pueden yuxtaponerse.

Concepto

Agrophotovoltaics o Agrivoltaics describe la complementariedad de las prácticas agrícolas y la generación de energía solar fotovoltaica. Este concepto fue iniciado en 1981 por un científico de Friburgo, Armin Zastrow, y el físico alemán Adolf Goetzberger del Instituto Alemán Fraunhofer ISE como una solución para que los agricultores instalen energía limpia sin limitar el uso de la tierra. Sin embargo, el primer proyecto piloto de investigación fue realizado en 2004 por Akira Nagashima en Japón. Este sistema ha sido adoptado en algunos otros países, incluidos Suiza, China, Bélgica, Japón, Francia, Kenia y Austria. En febrero de 2022, una colaboración entre el Centro Africano de Estudios Tecnológicos, el Centro de Investigación en Energía y Conservación de Energía, el Instituto Ambiental de Estocolmo, la Universidad de Sheffield, York, la Universidad de Teesside, Reino Unido, y World Agroforestry, abrió el primer El sistema agrovoltaico en África Oriental se ubicó en Insinya, Kenia, para fomentar el desarrollo de la tecnología y experimentar cómo la experiencia de los usuarios puede fomentar el despliegue de los sistemas en África Oriental. Desde entonces, la Agrivoltaica ha ido evolucionando. Los esfuerzos de investigación y experimentación sobre diseños que aseguran una generación de energía eficaz y eficiente y el rendimiento de los cultivos en la implementación están en curso, particularmente considerando la colocación de módulos solares como sombras. La luz del sol es vital para la fotosíntesis y necesaria para el crecimiento de las plantas. Sin embargo, la exposición que excede el punto de saturación de luz puede afectar negativamente a la planta. Por tanto, los sistemas de Agrovoltaica reducen la iluminación disponible para los cultivos actuando como sombras. Según la investigación, el impacto de la sombra en la producción de cultivos varía según las condiciones climáticas y no es fácil de predecir. Algunos cultivos que prosperan en condiciones de sombra incluyen, entre otros; bayas, hierbas, soja, cacahuetes, patatas, tomates y lechuga. Según Shiva Gorjian y otros autores en su estudio sobre "Progreso y desafíos de la producción de cultivos y la generación de electricidad en sistemas agrovoltaicos mediante tecnología fotovoltaica semitransparente", los sistemas agrovoltaicos son clasificados usando una variedad de métricas. Algunas de estas métricas son (A). Según el tipo de aplicación (agricultura, pastoreo, acuicultura y horticultura). (B). Basado en el movimiento de los módulos (seguimiento fijo, de un eje o de dos ejes) (C). Según el tipo de sistema (cerrado o abierto). (D) Según el tipo de estructura (FV interespaciada o FV aérea). Según el tipo de estructura, la estructura FV interespaciada proporciona suficiente espacio entre las filas de la matriz FV para respaldar la producción agrícola. Es adecuado para la agricultura y la ganadería. En esta estructura, el uso de maquinaria se limita a los espacios de hilera y hay una baja eficiencia en el uso del suelo. La estructura fotovoltaica vertical es una forma de estructura fotovoltaica interespaciada que utiliza módulos bifaciales. La altura de la fila a menudo determina el espacio de fila disponible para la productividad agrícola. Por otro lado, la estructura fotovoltaica aérea coloca los módulos fotovoltaicos de 2 a 6 metros sobre el suelo, lo que permite el cultivo de plantas debajo y el uso de maquinaria sin obstrucciones. Tiene una mayor eficiencia de uso del suelo en comparación con las estructuras fotovoltaicas interespaciadas. Abre la posibilidad de incorporar la gestión del riego y la captación de agua de lluvia. Sin embargo, debido a la complejidad de la estructura de montaje, es más caro. La energía fotovoltaica aérea es adecuada para la horticultura, la agricultura de labranza y las estructuras de invernadero.

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Beneficios y desventajas

De acuerdo con la investigación sobre "Agrovoltaicos agrícolas sostenibles" de la Universidad Estatal de Oregón, los agrovoltaicos son una relación beneficiosa para todos entre los tres elementos más fundamentales de la vida moderna: alimentos, agua y energía. La agrovoltaica presenta un camino prometedor para la coexistencia simbiótica de la agricultura sostenible y las energías renovables. Atiende a la máxima productividad del terreno. También mitiga el impacto del cambio climático al generar energía del sol utilizando tecnología solar fotovoltaica, que es una forma de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. La sombra de los módulos, especialmente en regiones áridas, reduce la tasa de evaporación del agua del suelo, reduciendo la demanda de riego y reduciendo la tasa de degradación del suelo al crear un microclima propicio. El sombreado protege ciertos cultivos del estrés por calor y mejora el rendimiento general del cultivo. Además, para superar los efectos adversos de la sombra, las plantas responden aumentando el área foliar en condiciones de sombra, lo que convierte a los agrovoltaicos en una opción deseable para cultivos de hortalizas como las lechugas, ya que las hojas son el principal producto agrícola. En regiones secas, esta tecnología ofrece oportunidades de crecimiento a los cultivos, contribuyendo así como sumideros de carbono a las reducciones de carbono atmosférico. El despliegue de agrovoltaicos en comunidades rurales y agrarias podría fomentar la colaboración, crear oportunidades de empleo y generar una cadena de valor económica próspera a partir de créditos de electricidad y ventas de productos agrícolas. Este fenómeno permite la generación barata de energía.

Además, el uso de la tierra para propósitos duales aumenta el uso productivo de la tierra. Se puede implementar para alimentar invernaderos en todo el país. La electricidad generada puede impulsar actividades agrícolas como el bombeo de agua para las necesidades agrícolas, la iluminación y el suministro eléctrico de maquinaria agrícola como incubadoras. El excedente de energía puede almacenarse en bancos de baterías y usarse para satisfacer la demanda de energía durante la noche. Uno de los principales inconvenientes de este sistema es su naturaleza intensiva en capital. Las consideraciones de la longitud y la durabilidad de las estructuras aéreas sobre las que se montan los paneles representan el costo adicional del sistema, lo que hace que el montaje del sistema fotovoltaico aéreo sea más costoso que las estructuras convencionales de montaje en techo o suelo. Además, este sistema incurre en costos operativos adicionales en mantenimiento y monitoreo. Los cambios en la humedad del suelo y del aire pueden afectar negativamente el crecimiento de ciertas plantas.

Conclusión

La agrovoltaica es una sinergia tecnoecológica notable, ya que la seguridad alimentaria y energética son esenciales para el desarrollo socioeconómico. Desempeña un papel vital en la transición energética y la descarbonización de la economía. Tiene buenas perspectivas en Nigeria y se puede explorar en función de las necesidades de ubicación en áreas con espacio terrestre competitivo. La agrovoltaica puede verse como una cochera solar con producción agrícola debajo. Es una herramienta para aumentar la rentabilidad y maximizar el espacio. Este sistema no favorece a todos los cultivos; se están realizando experimentos para determinar cosechas favorables. Los tomates y las verduras de hoja se pueden experimentar en Nigeria. Además, el apoyo del gobierno y de los financiadores del desarrollo será esencial para respaldar la experimentación temprana y la adaptación de esta tecnología, ya que requiere mucho capital. Además, se deben hacer esfuerzos dentro del país para fomentar la exploración de Agrivoltaics más allá de la producción de cultivos.