Agrovoltaica: solar sobre cultivos

Las granjas solares necesitan tierra, y la mejor tierra para el solar, abierta, plana y soleada, es a menudo tierra de cultivo. Eso crea un conflicto silencioso entre la comida y la energía. La agrovoltaica (también llamada agrofotovoltaica o solar sharing) intenta disolverlo: paneles sobre soportes altos o en hileras muy espaciadas, con cultivos o pastos debajo y entre ellos.

El resumen honesto: **se ha demostrado que la agrovoltaica aumenta el rendimiento total de una hectárea, a menudo entre un 50 y un 80%, pero siempre renuncia a algo de electricidad en comparación con una granja solar normal, a menudo renuncia a algún rendimiento de cultivos en comparación con un campo abierto, y cuesta más construir que cualquiera de los dos. Gana donde la sombra ayuda al cultivo, donde la tierra es demasiado valiosa para renunciar a ella o donde las reglas exigen que se continúe cultivando.

Qué es el ADN

Hay tres diseños amplios (Fraunhofer ISE, 2024):

• Sistemas sobre pala. Paneles en un bastidor de cuatro a seis metros de altura, para que los tractores y las cosechadoras puedan pasar por debajo. El ejemplo mejor estudiado es Heggelbach en el sur de Alemania.
• Sistemas de espacios intermedios. Filas de paneles a altura normal con tiras anchas entre ellas. Los paneles verticales de dos caras (bifaciales) orientados al este y al oeste son una versión: en Eppelborn-Dirmingen, Alemania, un sistema vertical de 2 MW deja al menos el 90% de la tierra cultivable.
• Pastoreo y hábitat de polinizadores bajo granjas solares convencionales. Las ovejas bajo paneles son comunes; el valor agrícola por hectárea es menor, y algunos expertos no cuentan esto como agrovoltaica en absoluto.

Los invernaderos con techos solares y paneles sobre huertos, viñedos y bayas (donde pueden reemplazar las redes de granizo y cubiertas de plástico) se encuentran entre estos tipos.

¿Cómo funciona?

La luz se comparte, no se duplica. La luz solar en un campo es un presupuesto fijo: alrededor de 1.000 a 2.000 kWh por metro cuadrado al año en la mayoría de las regiones agrícolas. Los paneles interceptan parte de ella y el cultivo obtiene el resto. El truco es que muchos cultivos no pueden usar la luz solar completa del verano. La fotosíntesis en una hoja se eleva con la luz y luego se aplana en un punto de saturación de luz; por encima de él, la luz adicional agrega calor y estrés hídrico en lugar de crecimiento. Los cultivos tolerantes a la sombra, como las verduras de hoja, el trébol, muchas frutas y bayas se saturan temprano y pierden poco cuando se les quita parte de la luz (Fraunhofer ISE, 2024). Los cultivos hambrientos de sol como el maíz o el trigo en un año frío pierden más.

La proporción equivalente de tierra. La forma estándar de juzgar un campo compartido es LER = Y_crop,shared / Y_crop,alone + Y_power,shared / Y_power,alone. En palabras sencillas: suma la parte de una cosecha normal que aún obtienes a la parte de electricidad de un parque solar normal que obtienes. Un LER de 1.0 significa que compartir no es mejor que dividir la tierra en dos; 1.6 significa que una hectárea compartida hace el trabajo de 1.6 separadas. El modelado de Dupraz y colegas predijo 1,35 a 1,73 para el trigo y la energía solar en el sur de Francia (Dupraz et al., 2011).

La sombra cambia el microclima. Bajo los paneles, el suelo se mantiene más fresco en primavera y verano, se evapora menos agua y, en períodos cálidos y secos, el cultivo puede hacerlo mejor que en campo abierto (Barron-Gafford et al., 2019; Fraunhofer ISE, 2019). Los paneles también ganan: el aire húmedo sobre las plantas las mantiene ligeramente más frías que los paneles sobre el suelo desnudo.

La electricidad por hectárea cae. Las filas deben estar espaciadas para la luz y las máquinas, por lo que caben menos paneles. En Heggelbach, la capacidad instalada por hectárea era un 25% menor que en una granja solar convencional, pero los paneles de dos caras situados a gran altura sobre el suelo captaban luz reflejada adicional, por lo que la electricidad por hectárea era del 83% de la de una granja normal.

Los límites

Teórico. La luz solar se comparte: por cada kilovatio-hora de luz que los paneles toman, el cultivo no la recibe. La agrovoltaica solo puede superar el uso separado de la tierra cuando el cultivo no estaba utilizando toda la luz que recibió (o fue dañado por ella). A alta densidad de paneles, ambas cosechas se reducen: una granja solar normal cubre mucho más del suelo que cualquier cultivo puede tolerar.

Práctico.

• Elección de cultivo. Los sistemas aéreos en un año alemán normal cuestan trigo, papas y apio entre el 18% y el 19% de su rendimiento. Esto solo es aceptable si los ingresos de electricidad lo compensan y la cosecha se mantiene por encima de lo que los agricultores consideran comercializable (alrededor del 80%).
• Costos de estructura. Los marcos altos que abarcan una cosechadora necesitan más acero y cimientos más profundos: Fraunhofer estima 372 € por kWp para el montaje de sistemas aéreos contra 76 € para los solares montados en el suelo (Fraunhofer ISE, 2024).
• Luz desigual y lluvia. Las líneas de sombra y goteo se mueven a lo largo del día, por lo que los cultivos crecen de manera desigual, y la lluvia corre fuera de los bordes del panel en líneas a menos que sea recogida o dispersada.
• Trabajo agrícola. Los soportes se interponen en el camino; en Heggelbach las tiras alrededor de ellos tomaron el 8% del campo fuera de la producción.
• Reglas y tierra. En muchos países, un campo bajo paneles pierde su estatus agrícola o sus subvenciones a menos que las normas definan lo que cuenta como verdadero doble uso, como hacen la norma alemana DIN SPEC 91434 y las licitaciones dedicadas a los agrovoltaicos de Francia (Fraunhofer ISE, 2024).

Proyectos reales, medidos

Proyecto	Qué es el ADN	Lo que se midió o informó	Fuente
Heggelbach, Alemania (desde 2016)	194 kWp de paneles de dos caras sobre soportes de 5 m en más de un tercio de una hectárea; hileras separadas por 9,5 m; trigo, papas, apio, hierba del trébol	2017: trébol −5,3%, otros cultivos −18 a −19%; eficiencia de uso del suelo 160%. 2018 (caliente, seco): apio +12%, patatas +11%, trigo +3%, trébol −8%; eficiencia de uso del suelo 186%. luz sobre el cultivo un 30% más baja. electricidad 1.266 kWh por kW en el primer año y 1.285 kWh por kW en 2018 (249.857 kWh), frente a una media alemana de alrededor de 950	Fraunhofer ISE, 2017; 2019
Sitio de pruebas Biosphere 2, Arizona, Estados Unidos	Cultivos de hortalizas cultivados bajo paneles en un clima seco, comparado con parcelas abiertas y una matriz solar normal	La sombra redujo el estrés de sequía en las plantas y aumentó la producción de alimentos para algunos cultivos; los paneles sobre las plantas funcionaron más fríos que sobre el suelo desnudo	Barron-Gafford et al., 2019
Gelsdorf, Alemania (2021)	258 kWp de paneles semitransparentes sobre un huerto de manzanas orgánicas, en comparación con redes de granizo y cubiertas de plástico	Investigación sobre luz, protección de cultivos y aceptación pública (resultados en curso)	Fraunhofer ISE, 2024
Desierto de Gobi, China	700 MWp sobre plantaciones de bayas, también destinadas a frenar la desertificación	Capacidad informada; no se publican datos independientes sobre cultivos	Fraunhofer ISE, 2024
Japón, “comparte solar”	Más de 3.000 pequeños sistemas desde 2013 subvenciones	Número de sistemas notificados	Fraunhofer ISE, 2024

Dos lecciones destacan. Primero, el mismo sistema dio un resultado del 160% en un año y del 186% en el siguiente, porque el clima cambió lo que significaba la sombra para los cultivos: la agrovoltaica tiene que ser juzgada a lo largo de muchas estaciones. En segundo lugar, los sistemas más grandes del mundo publican menos datos sobre cultivos. La evidencia más sólida todavía proviene de un puñado de sitios de investigación.

Lo que cuesta

Opción	Costo de la electricidad	Año y fuente
Sistemas fotovoltaicos aéreos altos (más de 4 m), Alemania	aproximadamente €0.08 por kWh en promedio (8,15 céntimos de euro), alrededor del 50% por encima de la energía solar montada en el suelo	2024, Directriz de Fraunhofer ISE
Interspace agrovoltaics, Alemania	0,06 € por kWh en promedio (6,03 céntimos de euro), ligeramente por encima del solar montado en el suelo	2024, misma fuente
Agrovoltaica en general	0,06 a 0,10 € por kWh	2024, misma fuente
Costo adicional de instalación sobre un parque solar montado en el suelo, Estados Unidos	$0.07 to $0.80 por W (más alto para cultivos bajo estructuras altas)	2020, NREL, Horowitz et al.
Energía solar a escala industrial, Estados Unidos	$0.04 to $0,10 por kWh	Junio de 2026, Lazard LCOE+ versión 19
Benchmark: energía solar en el techo de un edificio	acerca de $0.19 central	Nuestro modelo de pared del ventilador
Solar en tejados comerciales y comunitarios, Estados Unidos	$0.09 to $0,20 por kWh	June 2026, Lazard

Lo que dice la tabla: Contra el punto de referencia del sitio en el techo, la energía agrovoltaica es electricidad barata; contra una granja solar normal, es más cara. Su caso no es el kilovatio-hora más barato sino el kilovatio-hora que no cuesta una cosecha. Fraunhofer señala que una granja que utiliza su propia energía, en lugar de comprar electricidad a 14 a 16 céntimos de euro por kWh, ahorra entre 7 y 9 céntimos de euro por cada kWh que genera.

Donde puede ganar, y donde no puede

Puede ganar:

• Regiones cálidas, secas y soleadas, donde la sombra y una menor evaporación ayudan a los cultivos y reducen el riego.
• Frutas, bayas, vides y hortalizas Los paneles sustituyen un coste que el agricultor paga de todos modos.
• Cultivos y pastizales tolerantes a la sombra como hierba de trébol, lechuga, espinaca y muchas hierbas.
• Lugares donde las tierras agrícolas están protegidas y una granja solar normal no estaría permitida, o donde las comunidades se oponen a perder campos.
• Granjas que utilizan su propia energía Para bombas de riego, cámaras frigoríficas, ordeño, secado o maquinaria eléctrica.

No puede ganar:

• Solo con la electricidad más barata. Una granja solar normal en tierra que nadie quiere cultivar siempre será más barata.
• Con cultivos hambrientos de sol en climas fríos y nublados, donde cada pedacito de luz cuenta para el rendimiento.
• Donde las grandes máquinas deben trabajar libremente, a menos que la estructura sea alta y ancha, lo cual es exactamente lo que hace que sea caro.
• Donde los subsidios o las reglas lo convierten en una granja solar disfrazada. Pastar algunas ovejas bajo paneles densamente empaquetados es útil, pero no es la ganancia de compartir tierra de la que trata esta página.

Lo que está probado, plausible y especulativo

Probado: que la tierra compartida puede alcanzar una proporción de equivalente de tierra muy por encima de 1 (160% y 186% medidos en Heggelbach); que la sombra reduce los rendimientos de cultivos hambrientos de sol en años normales en alrededor de un quinto con una reducción del 30% de luz; que la sombra ayuda a algunos cultivos en condiciones cálidas y secas; que las estructuras altas aumentan el costo de la electricidad.

Plausible: que la agrovoltaica mejora la resistencia de los cultivos al calor y a la sequía a medida que el clima se calienta (apoyado por ensayos y modelización, como maíz simulado de lluvia en el norte de Italia que produjo más y más constantemente bajo paneles (Amaducci et al., 2018)); que los paneles pueden reemplazar las redes de granizo y las cubiertas de plástico en el cultivo de frutas; que solo Alemania tiene espacio para alrededor de 1,700 GW de agrovoltaica en cultivos adecuados (Fraunhofer ISE, 2024).

Especulativo: Grandes estimaciones globales como “menos del 1% de las tierras cultivables podrían compensar la demanda energética mundial” (Adeh et al., 2019), que ignoran el almacenamiento, las rejillas y los cultivos; efectos a largo plazo en el suelo y la economía de la granja durante 25 a 30 años; cómo responden los cultivos bajo geometrías de panel muy diferentes que no se han probado en campo.

Preguntas de investigación abiertas

• ¿Qué cultivos, en qué climas, mantienen al menos el 80% de su rendimiento bajo un 20 a 40% de sombra, durante diez temporadas, no una o dos?
• ¿Pueden los paneles de seguimiento que giran para dejar pasar la luz en las etapas críticas del cultivo superar a los paneles fijos lo suficiente como para justificar su costo?
• ¿Cómo se debe recoger y distribuir el agua de lluvia de los paneles para que ayude en lugar de erosionar?
• ¿Cuánto cuestan realmente las estructuras altas para mantenerlas durante más de 30 años en granjas en funcionamiento, y cómo afectan a los seguros y la maquinaria?
• ¿Cómo cuentan las reglas la agricultura “real” bajo paneles sin invitar a granjas solares disfrazadas?
• ¿Quién es el propietario del valor: el agricultor, el terrateniente o el promotor energético?

Lo que necesitaría un prototipo de trabajo

Para una nueva idea agrovoltaica (una nueva estructura, una nueva estrategia de seguimiento, un nuevo sistema de cultivo), un modelo de trabajo significa un cultivo real y paneles reales, medidos en comparación con una parcela de referencia sin paneles, durante al menos una temporada completa.

Fase	Trabajo	Lo que demuestra	Costo aproximado	Tiempo
0. Estudio de diseño	Simulación de luz y sombra a lo largo del año, modelo de cultivo para el cultivo elegido, estructura y estimación de costos	El diseño mantiene suficiente luz para el cultivo en papel	$10k to $30k	2 a 3 meses
1. Prueba de parcela pequeña	Unos pocos kilovatios de paneles sobre una parcela replicada con una parcela abierta de referencia; sensores de luz (PAR), humedad del suelo, rendimiento en la cosecha, electricidad medida	Rendimiento de cultivos medido y electricidad, una primera relación equivalente a la tierra	$40k to $120k	1 temporada de crecimiento
2. Ensayo de campo multitemporada	50 a 200 kW en un campo de trabajo con un agricultor, dos o más temporadas, muestreo dirigido por un agrónomo	Variabilidad de año a año, acceso a maquinaria, aceptación por parte del agricultor	$250k to $600k	2 a 3 años
3. Proyecto comercial piloto	Permisos, conexión a la red, certificación estructural, seguro de cultivos	Un proyecto bancable	Depende del tamaño	1 a 2 años

Las fases 0 a 2 cuestan aproximadamente $300,000 to $750,000, sobre todo por el acero y los años de la agronomía. Estas son nuestras estimaciones, no cotizaciones.

A quién necesitamos

• Agrónomo o fisiólogo de cultivos Para elegir cultivos, diseñar parcelas replicadas y medir el rendimiento y la calidad.
• Diseñador de sistemas fotovoltaicos Familiarizado con sistemas bifaciales y de seguimiento y modelado de sombra.
• Ingeniero estructural para estructuras altas y de largo alcance bajo cargas de viento y nieve.
• Socio agricultor con un campo, maquinaria y paciencia para una prueba de varios años.
• Hydrologist Para la distribución de la lluvia, humedad del suelo y ahorro en riego.
• Economista agrícola y abogado de uso del suelo para probar el caso de negocios y las reglas.

¿Tiene una mejor idea?

Tal vez tengas una estructura más barata, un sistema de cultivo que ama la sombra o una forma más inteligente de mover los paneles durante el día. Algunos miembros de la Fundación Local Solar System pueden tener contactos que podrían escuchar un pitch para una idea de energía fuerte. Para ser presentada, una idea necesita un modelo real que funcione y que realmente produzca energía, medida en un instrumento, no reclamada. Las ideas en papel también son bienvenidas: si la física y los números son sólidos, podemos publicarlas aquí en el sitio web. Recaudar capital sin un modelo de trabajo es muy difícil, y no podemos prometer financiamiento, retornos o introducciones.

Para la agrovoltaica, la medición más barata que cuenta como modelo de trabajo es una temporada de crecimiento de una pequeña parcela bajo paneles junto a una parcela abierta idéntica, con sensores de luz, la cosecha pesada y la electricidad medida. Eso da una primera relación equivalente de tierra medida. Envíala a través del formulario de contribución, y mira cómo se compara con otras ideas en el radar de ideas. Enfoques similares: la energía solar flotante utiliza superficies de agua en lugar de campos, y los techos fotovoltaicos térmicos hacen que los techos hagan dos trabajos.

Fuentes

1. Fraunhofer ISE (2017). Cosechar el sol para producir energía y productos: la agrofotovoltaica aumenta la eficiencia del uso de la tierra en más del 60 por ciento. Comunicado de prensa, resultados del primer año de Heggelbach.
2. Fraunhofer ISE (2019). Agrofotovoltaica: alto rendimiento de cosecha en el caluroso verano de 2018. Comunicado de prensa.
3. Aranda, M. et al. (2024). Agrovoltaica: oportunidades para la agricultura y la transición energética. Una guía para Alemania](https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/en/documents/publications/studies/APV-Guideline.pdf), 3ª edición. Fraunhofer ISE.
4. Ehmann, A., Weselek, A., Zikeli, S. y otros (2019). Sistemas agrofotovoltaicos: aplicaciones, retos y oportunidades. Una revisión. Agronomía para el Desarrollo Sostenible 39, 35.
5. Dupraz, C., Marrou, H., Talbot, G. y otros (2011). Combinación de paneles solares fotovoltaicos y cultivos alimentarios para optimizar el uso del suelo: hacia nuevos esquemas agrovoltaicos. Renewable Energy 36(10), 2725-2732.
6. Barron-Gafford, G.A., Pavao-Zuckerman, M.A., Minor, R.L. et al. (2019). La agrovoltaica proporciona beneficios mutuos en el nexo alimentos-energía-agua en las tierras secas. Nature Sustainability 2, 848-855.
7. Amaducci, S., Yin, X. y Colauzzi, M. (2018). Sistemas agrovoltaicos para optimizar el uso del suelo para la producción de energía eléctrica. Applied Energy 220, 545-561.
8. Adeh, E.H., Good, S.P., Calaf, M. y Higgins, C.W. (2019). El potencial de energía solar fotovoltaica es mayor sobre las tierras de cultivo. Informes Científicos 9, 11442.
9. Horowitz, K., Ramasamy, V., Macknick, J. y Margolis, R. (2020). Costes de capital para instalaciones fotovoltaicas de doble uso: punto de referencia 2020 para sistemas fotovoltaicos montados en el suelo con vegetación, pastos y cultivos amigables para los polinizadores. NREL/TP-6A20-77811.
10. Lazard (junio de 2026). Costo de Energía Nivelado+, versión 19: utilidad solar $40 to $98 por MWh; energía solar comunitaria y de C&I $88 to $197 por MWh.
11. Local Solar System Fundación (2026). El mural del ventilador: modelo abierto, punto de referencia solar en el techo.