Un sistema fotovoltaico puede hacer mucho más que transformar la luz solar en electricidad. Una investigación de la Universidad de Jaén, en España, demuestra que integrar paneles solares semitransparentes en la cubierta de un invernadero puede modificar el microclima de las plantas y reducir considerablemente la demanda de agua. En determinados ensayos, la evapotranspiración disminuyó hasta un 61,3 %.
La propuesta forma parte de la agricultura agrivoltaica, que busca aprovechar una misma superficie para producir alimentos y energía. Pero el trabajo del grupo Advances in Photovoltaic Technology (AdPVTech) de la Universidad de Jaén plantea una posibilidad todavía más interesante: diseñar el sistema fotovoltaico pensando también en las necesidades específicas de cada cultivo.
El estudio fue realizado en las instalaciones del CEACTEMA de la Universidad de Jaén, bajo condiciones mediterráneas semiáridas. Los investigadores compararon dos tecnologías fotovoltaicas semitransparentes —telururo de cadmio (CdTe) y silicio amorfo (a-Si)— con un invernadero convencional de cubierta transparente.
¿Por qué estos paneles pueden ayudar a ahorrar agua?
En un invernadero tradicional, una parte importante de la energía solar que llega a la superficie termina aumentando la temperatura y favoreciendo la pérdida de agua mediante la evapotranspiración.
Aquí aparece una de las claves del sistema fotovoltaico estudiado: la cubierta no bloquea simplemente el Sol, sino que filtra parte de la radiación y transforma otra fracción en electricidad.
Los resultados fueron especialmente llamativos. En las condiciones experimentales, la evapotranspiración de referencia llegó a superar los 4,6 milímetros diarios en el invernadero de control.
Con el módulo CdTe se situó aproximadamente en 3,09 mm/día, mientras que con el silicio amorfo descendió hasta alrededor de 1,64 mm/día.
En términos relativos, el estudio calculó reducciones de 31,4 % con CdTe y 61,3 % con a-Si. También se observó una mitigación del sobrecalentamiento del suelo de hasta un 17,8 %.
Esto no significa que cualquier invernadero pueda reducir automáticamente su consumo de agua en un 61,3 %. Los resultados proceden de prototipos experimentales y dependen de las condiciones concretas del ensayo.
Pero sí muestran algo importante: la sombra producida por un sistema fotovoltaico puede convertirse en una herramienta de adaptación frente al calor y la escasez hídrica.
¿Toda la luz solar sirve igual para una planta?
Esta es probablemente una de las partes más interesantes de la investigación.
Cuando pensamos en colocar paneles sobre un cultivo, la primera pregunta suele ser: ¿no estamos quitándole luz a la planta?
La respuesta es que no toda la radiación solar tiene el mismo efecto sobre los cultivos.
Los investigadores analizaron dos tecnologías semitransparentes con diferentes características ópticas. El módulo CdTe permitió una transmisión de luz distinta a la del a-Si y mostró una mayor proporción de radiación considerada biológicamente útil para las plantas.
Esto abre una perspectiva diferente para la agricultura.
En lugar de intentar que toda la radiación solar llegue al cultivo, el sistema fotovoltaico podría diseñarse para seleccionar qué parte de esa radiación llega a las plantas y cuál se aprovecha para producir electricidad.
Es una especie de negociación entre tres necesidades: la planta necesita luz para crecer, el panel necesita radiación para generar energía y el invernadero necesita controlar el exceso de calor.
¿Qué ocurrió con los tomates y las lechugas?
La investigación no se quedó únicamente en medir temperatura y agua.
Durante un estudio de 19 meses, el equipo analizó diferentes ciclos de cultivo de tomate y lechuga para observar cómo respondían las plantas a las nuevas condiciones de iluminación.
Las plantas mostraron capacidad de adaptación. En determinadas condiciones aparecieron cambios morfológicos relacionados con la sombra, como una mayor expansión de las hojas y elongación de los tallos.
Lo interesante es que estas modificaciones no necesariamente se tradujeron en una pérdida permanente de biomasa fresca. La respuesta de los cultivos dependió de la especie, la estación y las condiciones de radiación.
Esto es importante porque demuestra que no existe un único “panel solar ideal” para cualquier cultivo.
Un sistema fotovoltaico pensado para tomates podría no ofrecer exactamente los mismos resultados que uno destinado a lechugas.
¿Qué tecnología funcionó mejor?
| Característica | CdTe | Silicio amorfo (a-Si) |
|---|---|---|
| Tipo | Fotovoltaica semitransparente | Fotovoltaica semitransparente |
| Transmisión aproximada del prototipo | Mayor | Menor |
| Reducción de evapotranspiración | 31,4 % | 61,3 % |
| Cultivo donde destacó | Tomate | Lechuga en determinados ciclos |
| LER máximo observado | 1,66 | 1,55 en lechuga |
| Principal fortaleza | Sinergia con el rendimiento del tomate | Mayor generación eléctrica relativa y adaptación de lechuga |
| Situación | Investigación experimental | Investigación experimental |
Los valores de la tabla corresponden a condiciones concretas de los prototipos y no deben interpretarse como rendimientos comerciales garantizados. En el ciclo prolongado de tomate, el CdTe alcanzó un LER de 1,66, mientras que el a-Si llegó hasta 1,55 en determinados ciclos de lechuga.
¿Qué significa el indicador LER?
El Land Equivalent Ratio (LER) permite analizar conjuntamente la productividad agrícola y energética de una superficie.
En términos sencillos, sirve para preguntar si utilizar el mismo espacio para producir alimentos y electricidad puede ser más eficiente que separar ambas actividades en terrenos diferentes.
En el experimento, el CdTe obtuvo un LER de 1,66 en tomate durante el ciclo prolongado. El a-Si alcanzó valores de hasta 1,55 en algunos ciclos de lechuga.
Pero hay que leer estos números con cuidado.
Los propios investigadores señalan que se trata de un proof-of-concept, es decir, una demostración experimental. El tamaño de los prototipos, las condiciones controladas y otros factores hacen que estos valores todavía no puedan trasladarse directamente a una explotación comercial.
¿Podría esta tecnología ser útil para el Mediterráneo?
Aquí aparece una de las posibilidades con mayor potencial.
El ensayo se realizó en Jaén, una zona con condiciones mediterráneas de elevada radiación y veranos cálidos. Los resultados pueden resultar especialmente interesantes para regiones agrícolas que enfrentan simultáneamente altas temperaturas, fuerte radiación solar y disponibilidad limitada de agua.
Uno de los territorios que naturalmente aparece en esta conversación es Almería, uno de los grandes referentes europeos de agricultura protegida.
La combinación podría ser especialmente atractiva: un mismo invernadero podría producir alimentos, generar electricidad y reducir parte de la demanda evaporativa del cultivo.
No estamos hablando solamente de instalar paneles encima de un invernadero. El verdadero desafío consiste en diseñar conjuntamente la estructura, la cubierta, la tecnología fotovoltaica, el cultivo y las condiciones climáticas.
¿Qué falta antes de llevar estos sistemas a miles de hectáreas?
Todavía quedan preguntas importantes.
Un sistema fotovoltaico para agricultura necesita demostrar que puede ser rentable, resistente y eficiente durante campañas completas y no solamente en prototipos.
Será necesario estudiar, entre otros factores:
- Coste de instalación de las cubiertas fotovoltaicas.
- Durabilidad de los módulos en condiciones agrícolas.
- Producción eléctrica real durante todo el año.
- Respuesta de diferentes cultivos y variedades.
- Rendimiento agrícola en explotaciones comerciales.
- Orientación y diseño de las estructuras.
- Mantenimiento y limpieza de los paneles.
- Balance económico entre electricidad generada, agua ahorrada y producción agrícola.
La investigación más reciente del equipo de la Universidad de Jaén precisamente plantea estos resultados como una base para futuras evaluaciones de escalabilidad, no como una tecnología comercial ya validada a gran escala.
¿Por qué es importante no exagerar el resultado?
Porque decir que “los paneles solares ahorran 61 % de agua” sería demasiado general.
Lo que realmente demostró el estudio es que una determinada configuración de fotovoltaica semitransparente consiguió reducir la evapotranspiración de referencia en un 61,3 % bajo las condiciones experimentales analizadas.
Esta diferencia importa. La ciencia climática necesita resultados que puedan replicarse, compararse y probarse en diferentes contextos antes de convertirse en una solución masiva.
Y precisamente por eso este experimento resulta interesante: no promete que la tecnología ya haya resuelto el problema, sino que aporta evidencia para seguir investigando.
¿Y si el futuro energético también se diseñara pensando en cada cultivo?
La idea más potente de este avance no está solamente en producir electricidad sobre un invernadero.
Está en pasar de una lógica de “panel + cultivo” a una lógica de “panel diseñado para el cultivo”.
El estudio demuestra que el comportamiento del sistema cambia según la tecnología fotovoltaica, el espectro de luz, la estación y la especie vegetal. Eso significa que, en el futuro, podríamos imaginar cubiertas solares específicamente optimizadas para determinados cultivos y climas.
Esta perspectiva cambia la conversación sobre la transición energética. La energía solar ya no tendría que competir necesariamente por el territorio con la agricultura: una misma infraestructura podría comenzar a prestar varios servicios al mismo tiempo.
La agricultura necesita agua. Las ciudades necesitan energía. El clima está cambiando. Y la superficie disponible no es infinita.
La agrivoltaica intenta responder a esas tres presiones utilizando mejor un mismo espacio.
¿Qué nos enseña este sistema fotovoltaico sobre la agricultura del futuro?
La principal lección es que la innovación no siempre consiste en añadir una nueva tecnología, sino en hacer que diferentes tecnologías trabajen juntas.
Un invernadero puede proteger un cultivo. Un panel puede generar electricidad. Una cubierta semitransparente puede filtrar radiación. Y una sombra bien diseñada puede reducir parte de la demanda atmosférica de agua.
Cuando esas funciones se integran, aparece una infraestructura completamente diferente.
La investigación de la Universidad de Jaén, publicada en Sustainability de MDPI, muestra precisamente ese camino: utilizar la fotovoltaica semitransparente como parte activa del microclima agrícola. Consulta el estudio científico completo sobre los invernaderos agrivoltaicos.
Y todavía queda una pregunta abierta: ¿podremos diseñar cubiertas capaces de decidir qué parte de cada rayo solar conviene convertir en electricidad y cuál conviene entregar a las plantas?
Ese podría ser uno de los próximos grandes pasos de la agricultura inteligente.
Preguntas frecuentes
¿Qué es un sistema fotovoltaico?
Es una instalación que utiliza células fotovoltaicas para transformar la radiación solar en electricidad. En este caso, la investigación analiza una variante semitransparente integrada en la cubierta de invernaderos.
¿Qué son los paneles solares semitransparentes?
Son módulos fotovoltaicos diseñados para permitir el paso de una parte de la radiación solar mientras aprovechan otra parte para producir electricidad. Su nivel y espectro de transmisión pueden variar según la tecnología.
¿Los paneles solares pueden ahorrar agua en un invernadero?
La investigación de la Universidad de Jaén encontró reducciones de la evapotranspiración de referencia de hasta 61,3 % con una configuración concreta de a-Si. Sin embargo, este resultado corresponde a condiciones experimentales específicas y no significa que todos los invernaderos puedan alcanzar ese ahorro.
¿Los cultivos pueden crecer debajo de paneles solares?
Sí. El estudio analizó tomate y lechuga y observó mecanismos de adaptación de las plantas a las nuevas condiciones de luz. Los resultados, sin embargo, variaron según el cultivo, la estación y la tecnología utilizada.
¿Esta tecnología ya está lista para utilizarse comercialmente?
Todavía requiere más investigación. Los autores consideran los resultados una demostración experimental y señalan la necesidad de evaluar la escalabilidad antes de una implementación agrivoltaica comercial a gran escala.
Une tu voz
La transición energética no tiene que ocurrir separada de nuestra necesidad de producir alimentos y proteger el agua.
Desde Luciérnaga, creemos que avances como este nos invitan a mirar la innovación con otros ojos: no se trata únicamente de producir más energía, sino de aprender a aprovechar mejor los recursos que ya tenemos.
Porque quizá el futuro de la energía solar no esté solamente sobre nuestros tejados.
Quizá también esté sobre los cultivos que alimentan nuestras ciudades.
