Biosfera 2, ubicada en Oracle, Arizona, alberga uno de los primeros sitios de investigación agrivoltaica en Estados Unidos. El sitio se construyó hace siete años con un sistema de paneles solares fotovoltaicos de 21,6 kW que da sombra a un huerto de 9 × 18 metros. Greg Barron-Gafford, junto con varios estudiantes de posgrado, utiliza este huerto para estudiar los cambios en la fenología de diversas variedades de verduras y frutas, la salud del suelo, la producción de los paneles, el consumo de agua y la captura de carbono, todos los cuales se ven afectados por la sombra que proyecta el sistema solar. Se construyó un área de control del mismo tamaño, sin sombra, a menos de 10 pies del huerto solar para poder compararlos. Las frutas y verduras que se cultivan aquí son tomates, papas caribe, calabaza butternut, frijoles rojos, bok choy y albahaca.

Parque solar agrivoltaico en Biosfera 2. Foto: NCAT

 

Debajo del sistema de paneles solares fotovoltaicos agrivoltaicos. Foto: NCAT

 

Jardín de control en el sitio agrivoltaico de Biosfera 2. Foto: NCAT

 

Alimentos cosechados cultivados en el huerto solar de Biosfera 2. Foto: Mariah Rogers, Universidad de Arizona

La fenología, el estudio de la relación entre el clima y la producción y salud de las plantas, es uno de los principales enfoques de Biosfera 2. Los estudiantes de posgrado están analizando el momento de la fructificación y/o la floración, así como el ciclo de muerte de las plantas, en el jardín solar y comparando estos resultados con los del sitio de control a pleno sol. Actualmente están colaborando con la Red Nacional de Fenología para compartir y analizar datos. La salud del suelo también se monitorea mediante análisis de la cantidad de carbono presente en él. Este es un proceso más lento, ya que el carbono, los microbios y otras sustancias orgánicas tardan en desarrollarse en zonas áridas como Arizona.

Los estudiantes evalúan el consumo de gases de efecto invernadero o la capacidad de las plantas para capturar carbono a medida que cambian las condiciones. Comparan la fotosíntesis de las plantas que crecen debajo de los paneles con la de aquellas que crecen en el área de control, para determinar cuándo y durante cuánto tiempo la fotosíntesis se ve afectada por el clima cálido y la sombra. La capacidad de las plantas para capturar carbono disminuye en condiciones de calor, lo que a su vez afecta su salud y sus patrones de crecimiento. Esta investigación demuestra que las plantas pueden maximizar su capacidad para capturar carbono bajo los paneles solares gracias al sombreado y a la reducción del calor que se observan en la agricultura de tierras secas.

Filas de tomates y equipo de prueba en el huerto solar. Foto: NCAT

El experimento de tratamiento de riego evalúa la salud y la producción de las plantas utilizando dos métodos de riego. La mitad de las plantas sigue un programa de riego basado en lo que necesitan las plantas del sitio de control para prosperar. La otra mitad de las plantas de prueba se riega la mitad del tiempo, por lo que recibe la mitad del agua. Ambos programas de riego se aplican tanto en el huerto solar como en el huerto de control para poder compararlos. Estos experimentos están demostrando que las áreas de cultivo a la sombra en la agricultura de tierras secas pueden utilizar menos agua de riego para cultivar si se plantan bajo un sistema de paneles solares.

El sistema de riego del jardín solar de Biosfera 2. Foto: NCAT

Recientemente, estas plantas se sometieron a una prueba de ciego para determinar si existe alguna diferencia de sabor entre las frutas y verduras cultivadas bajo sistema solar y las cultivadas a pleno sol. Las principales plantas analizadas fueron los jitomates, los frijoles, las calabazas y la albahaca. Cada grupo de plantas se cosechó tanto del sitio de control como del sitio con sistema solar el mismo día, se lavó de la misma manera y se presentó de la misma forma. El estudio reveló que no se observó ninguna diferencia significativa en el sabor, lo cual es una buena noticia para los agricultores preocupados por un posible cambio en el sabor de sus cultivos.

Preparación de muestras para las pruebas de cata de productos cultivados en el huerto solar. Foto: Mariah Rogers, Universidad de Arizona

Las temperaturas de los paneles solares se están midiendo mediante termopares fijados con cinta adhesiva a la parte inferior de los paneles. La electricidad fluye más fácilmente en condiciones más frescas; por lo tanto, los paneles solares rinden mejor cuando la temperatura de su parte inferior se mantiene por debajo de los 75-80 °F. El jardín que se encuentra debajo crea un ambiente más fresco para los paneles que las instalaciones con un diseño de grava.

Termopares pegados con cinta adhesiva en la parte posterior de los paneles solares fotovoltaicos. Foto: NCAT

Los estudiantes de posgrado también están probando un sistema de teledetección en la planta solar, utilizando imágenes satelitales y monitoreo remoto para determinar si los sensores y el monitoreo a distancia son eficaces para supervisar la planta. Se espera que esta tecnología ayude a supervisar la planta desde lejos cuando no sea posible viajar.

Greg Barron-Gafford y su equipo de estudiantes de posgrado están logrando grandes avances en la investigación sobre la agricultura agrivoltaica. Esperan informar a los agricultores de las zonas de secano y más allá sobre los beneficios dobles de cultivar bajo paneles solares y, al mismo tiempo, generar electricidad. Para saber más sobre este programa, mira el video a continuación y visita el sitio web de Greg. https://www.barrongafford.org/agrivoltaics.html