Adopción de tecnologías agrisolares en Hawái

Hawái cuenta con una historia agrícola profundamente arraigada, y en la actualidad hay más de 7,000 granjas en funcionamiento. Debido a una combinación de factores, los productores agrícolas de Hawái enfrentan una variedad de desafíos importantes en comparación con sus homólogos del continente. Los altos costos asociados a la tierra, la mano de obra y los insumos, así como el relativo aislamiento geográfico de los grandes mercados de los Estados Unidos continentales, son factores contribuyentes notables. Otros desafíos, como las especies invasoras que alteran los hábitats, la infraestructura agrícola degradada y los problemas agrícolas heredados, siguen afectando la viabilidad y la competitividad de los productores hawaianos en la actualidad. Además, los costos de la electricidad en Hawái se encuentran entre los más altos de Estados Unidos, y los consumidores residenciales pagan un promedio de aproximadamente 37 centavos por kilovatio-hora (UH-HERO). En 2015, el estado de Hawái estableció que, para el año 2045, el 100 % de la electricidad del estado debía generarse a partir de fuentes de energía renovables. Las empresas eléctricas de las islas han realizado esfuerzos para aumentar su cartera de energía renovable; por ejemplo, el proveedor de energía Hawaiian Electric, que incrementó sus fuentes renovables al 38,4 % en los últimos años. Aunque existen diversos desafíos, la adopción generalizada de modelos agrisolares adaptados a la región podría brindar importantes beneficios a los productores agrícolas, propietarios de tierras y comunidades hawaianas. Un análisis más detallado de los recientes avances en energía solar y los progresos relacionados (o la falta de progresos en algunos casos) en Hawái puede ayudar a trazar un panorama más claro de las oportunidades y los desafíos asociados con la adopción de estas tecnologías.

La granja Wailua Egg Solar + Sheep Farm es un proyecto de energía solar y baterías de 6 MW que albergará a 1 millón de pollos criados sin jaulas, distribuidos en 11 edificios, y criará 200 ovejas al año para los mercados y restaurantes de Oahu. La instalación es completamente independiente de la red eléctrica, con paneles solares integrados en los refugios para aves criadas sin jaulas, y los excrementos avícolas resultantes se convierten en biocarbón mediante gasificadores. Las aguas residuales y las aguas de proceso se reciclan para fines de riego y también se aplican al suelo en campos de lixiviación designados ubicados en el mismo sitio.

Figura 1: Imagen aérea de los gallineros solares existentes en la granja de ovejas Wailua Egg Solar. La ampliación propuesta de esta granja solar y las operaciones de pastoreo de ovejas han encontrado cierta oposición local debido a diversas preocupaciones.

Figura 2: Vista aérea del gasificador de estiércol avícola de la granja, que convierte el estiércol avícola en biocarbón, un valioso acondicionador del suelo.

Though there are clear cost, food security, and environmental benefits associated with this operation, concerns have been raised about upcoming expansions (specifically, the proposed solar farm and sheep grazing areas). In Hawai’i, IAL (Important Agricultural Lands) designation prohibits all uses except what is defined as “agricultural use.” This has the potential to limit the locations where photovoltaic and agrisolar projects can be developed. This criticism also serves to highlight a key issue surrounding these projects in the state: the “food vs. Fuel” debate and the use of prime agricultural lands for energy generation. This is one reason this project has run into local opposition, with some citizens and residents reporting that they are concerned over the use of fallow “prime agricultural lands” for power generation. Though these are valid concerns, integrating grazing practices and other forms of agriculture with photovoltaic based power generation may help to balance these concerns and simultaneously produce power and food on the lands. According to a recent white paper published by the Ulupono Initiative citing University of Hawai’i researcher Dr. Matthias Fripp’s work, a viable solution may be to utilize sloped lands for these developments so that they do not use up prime agricultural lands. Specifically, this publication notes that “While solar developers may be apprehensive to developing on higher-sloped lands…a willingness to develop solar facilities on sites with <20% slope, at a slightly higher per project cost, will allow for most, if not all, of Oahu’s agricultural lands to be protected.”

Otros retos para los proyectos solares en el estado incluyen la Ley Jones, que puede limitar las opciones de adquisición, lo que se traduce en altos costos de materiales y transporte. Además, las clasificaciones de la Oficina de Estudios de Tierras, que clasifican las tierras agrícolas de más productivas a menos productivas, pueden limitar las áreas que pueden utilizarse para este tipo de proyectos. Aunque aún existen retos para la adopción generalizada de las tecnologías agrisolares en Hawái, existe un gran potencial para obtener numerosos beneficios colaterales, tanto a nivel de las empresas de servicios públicos como a nivel de las granjas individuales.

Figura 3: La integración del pastoreo de ovejas con los proyectos de energía solar en Hawái ha demostrado ser una solución eficaz y de bajo costo para controlar pastos invasores agresivos, como el pasto de Guinea y el pasto de caña, que pueden constituir la cobertura vegetal dominante en muchas tierras agrícolas del estado.

Incluso a nivel de cada granja, la integración de la energía fotovoltaica con las operaciones agrícolas puede facilitar una amplia variedad de casos de uso y tiene el potencial de generar numerosos beneficios para los actores locales. Por ejemplo, la energía fotovoltaica integrada con sistemas de refrigeración puede proporcionar almacenamiento en frío confiable e independiente de la red eléctrica, así como energía para operaciones críticas e instalaciones de procesamiento poscosecha.

Figura 4: Esta finca de fruta del pan, vivero e instalación de fabricación de productos de valor agregado a base de harina de fruta del pan en Puerto Rico funciona íntegramente con energía solar. Este modelo también puede aplicarse en Hawái y tiene el potencial de brindar a los agricultores sólidas capacidades de procesamiento poscosecha independientes de la red eléctrica.

Además, el riego solar, la filtración de agua, las especies nativas y el hábitat de los polinizadores pueden integrarse con estas soluciones de una manera adaptada y relevante para cada región. Específicamente, la adopción de tecnologías agrisolares puede brindar a los productores agrícolas la oportunidad de generar ingresos adicionales, reducir los costos operativos y de mantenimiento, disminuir el consumo de agua, aprovechar tierras agrícolas marginales y proteger la calidad de su suelo. Desde el punto de vista financiero, estas soluciones pueden permitirles generar ingresos adicionales mediante la venta de electricidad generada en sus tierras, el arrendamiento de tierras a desarrolladores de energía solar y el uso de energía solar para alimentar su propio equipo agrícola. El costo de las fuentes de energía importadas, como el petróleo y el carbón, en Hawái es aproximadamente de tres a cuatro veces mayor que en el continente, y reducir la necesidad de estas fuentes mediante la construcción de módulos solares en tierras agrícolas podría suponer un gran ahorro para los agricultores.

De hecho, un estudio realizado en 2012 demostró que una instalación solar estándar en Hawái se amortizó en solo cuatro años y generó una ganancia de más de cuatro veces el costo inicial a lo largo de su vida útil (8). Los agricultores también pueden reducir el costo del riego en sus tierras. Actualmente existen módulos solares que se utilizan para alimentar por completo los sistemas de riego en tierras agrícolas de África, Sudamérica y la India (1). Esto tiene una gran importancia, ya que aproximadamente el 85 % de todo el consumo de agua a nivel mundial se destina a los sistemas de riego, y Hawái está enfrentando dificultades concretas con la escasez de agua y busca soluciones innovadoras para aumentar la disponibilidad y la reutilización del agua. Las plantas y los cultivos que crecen a la sombra de los paneles solares requieren menos agua que cuando están expuestos a la luz solar directa. Esto se debe a que las plantas expuestas a la luz solar directa alcanzan su punto de saturación lumínica más temprano en el día; a partir de ese momento, no crecen más ni realizan más fotosíntesis, sino que simplemente requieren cantidades aún mayores de agua para procesar los niveles de luz solar.

Hawái también cuenta con una larga historia de agricultura de plantaciones monoculturales que ha dejado una huella duradera en la calidad del suelo donde los agricultores cultivan hoy en día, lo que ejemplifica lo que se conoce como problemas agrícolas heredados. En algunas zonas, los nutrientes y la materia orgánica del suelo se han agotado en gran medida, lo que ha obligado a los agricultores a depender de costosos fertilizantes importados para mantener su producción. A lo largo de estas décadas, la labranza excesiva de la tierra y el consiguiente agotamiento de la materia orgánica han provocado erosión, pérdida de suelo y contaminación en los ecosistemas costeros sensibles. También existen caminos agrícolas que se utilizaban anteriormente y que, con frecuencia, ya no se mantienen activamente; esto, combinado con la erosión, está provocando una contaminación continua y la exportación de sedimentos desde estas áreas. Un estudio reveló que las instalaciones solares pueden brindar un período de recuperación para los suelos sobreexplotados y, de hecho, aumentar el valor de las tierras agrícolas con el tiempo al revitalizar el suelo a lo largo de los 20 a 25 años de vida útil de los paneles.

Otro problema al que se enfrentan los productores agrícolas de Hawái es la topografía ondulada de las islas, que hace que gran parte de sus tierras no sean aptas para las prácticas agrícolas habituales. Al destinar las zonas de topografía escarpada a la instalación de paneles solares, los agricultores pueden aumentar la cantidad de espacio utilizable en sus fincas. Cuando se combina con el pastoreo de animales como las ovejas, la productividad de estos paneles aumenta y los costos de mantenimiento se reducen considerablemente. Un análisis de los costos de mantenimiento realizado por Nexamp mostró que el pastoreo solar le ahorró a la empresa un 19 % en terrenos planos, pero en los casos en que los paneles se instalaron en salientes empinados y se permitió el pastoreo debajo de ellos, el ahorro fue del 38 % (2). Otro beneficio para el uso de la tierra agrícola en el estado de Hawái, que podría beneficiarse de las prácticas agrisolares, permitiría a los agricultores aprovechar tierras secas y áridas, como las que se observan en las laderas de barlovento de las islas o en la región de Kaupo, en Maui. El Dr. Barron-Gifford, de la Universidad de Arizona, descubrió que los cultivos de tierras secas arrojaban una producción sustancialmente mayor cuando se cultivaban bajo paneles solares: las plantas de chile chiltepin produjeron tres veces más frutos, los tomates el doble, y se observó que todos requerían menos agua que sin la cobertura de los paneles (3). Por lo tanto, la combinación de la agricultura de tierras secas con soluciones agrisolares innovadoras podría resultar en numerosas ventajas en comparación con el uso de cualquiera de estas estrategias por sí sola.

Beneficios como estos podrían aumentar significativamente la productividad agrícola en todas las islas de Hawái, creando una economía agrícola más sostenible y brindando a las familias locales una mayor oportunidad de ahorrar dinero y tener acceso a alimentos cultivados localmente. En la actualidad existen muchos programas gubernamentales que pueden ayudar a los agricultores a realizar la transición de la agricultura convencional a la agrisolar, y dada la urgente necesidad de sostenibilidad, esto podría constituir una de las soluciones más importantes para las dificultades económicas y ambientales que enfrenta actualmente Hawái.

Referencias

1. Guía 2020 sobre paneles solares en Hawái: incentivos, reembolsos y créditos fiscales https://www.solarreviews.com/solar-incentives/hawaii
2. Lynn Freehill-Maye, 2020, «Una nueva visión de la agricultura: pollos, ovejas y… paneles solares», Christian Science Monitor, https://www.ecowatch.com/farming-solar-panels-2645855440.html
3. ASGA, 2020, «Utility Dive analiza a fondo el pastoreo solar», https://solargrazing.org/utility-dive-does-a-deep-dive-on-solar-grazing/
4. Oficina de Tecnologías de Energía Solar, «Guía para agricultores sobre la adopción de la energía solar», Departamento de Energía, https://www.energy.gov/eere/solar/farmers-guide-going-solar
5. «Agrivoltaica en granjas sostenibles», Universidad Estatal de Oregón, https://agsci.oregonstate.edu/newsroom/sustainable-farm-agrivoltaic
6. Dr. Matthias Fripp, 2022, Libro blanco: Cambio de paradigma, Iniciativa Ulupono, https://www.ulupono.com/project-list/white-paper-switching-the-paradigm/
7. Taylor Freitas, 2022, Paneles solares en Hawái: precios e incentivos, Save On Energy, https://www.saveonenergy.com/solar-energy/hawaii/
8. Energía solar en Hawái, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_power_in_Hawaii
9. Thomas Heaton, 2022, Hawái necesita un buen suelo para cultivar más alimentos. Así es como se puede lograr, Honolulu Civil Beat, https://www.civilbeat.org/2022/02/hawaii-needs-good-soil-to-grow-more-food-heres-how-that-can-happen/
10. Maui News, 2022, Hawaii Electric alcanza el 38 % de energía renovable en 2021; el condado de Maui, el 50 %, https://mauinow.com/2022/02/09/hawaiian-electric-hits-38-renewable-energy-in-2021-maui-county-at-50/
11. USDA, 2017, Perfil estatal del Censo Agrícola, https://www.nass.usda.gov/Publications/AgCensus/2017/Online_Resources/County_Profiles/Hawaii/cp99015.pdf