Un equipo de la Universidad de Tokio y el Instituto Internacional de Investigación del Arroz ha desarrollado un sistema para estimar conjuntamente el arroz y la electricidad producidos por una granja arrocera agrivoltaica. En las simulaciones, inclinar los paneles más hacia la vertical aumenta la luz disponible para las plantas y la probabilidad de alcanzar los objetivos de cosecha, renunciando a parte de la producción eléctrica.
La investigación, presentada por la Universidad de Tokio y publicada en Investigación de cultivos extensivosaborda un problema concreto: utilizar el mismo terreno para crecer y generar energía requiere distribuir la luz entre dos actividades que ambas la necesitan.
El arroz debajo de los paneles puede perder rendimiento y calidad.
Un estudio anterior realizado por el mismo grupo, realizado durante seis años en un campo de arroz japonés, midió una reducción promedio del rendimiento del 23%. La producción bajo los paneles fue de 6,5 toneladas por hectárea, frente a las 8,5 del cultivo sin módulos.
La sombra había limitado la biomasa y el número de panículas, las inflorescencias sobre las que se forman los granos. También habían surgido problemas de calidad: más granos con áreas opacas y blanquecinas, un defecto llamado tiza y un menor rendimiento de arroz integral después del procesamiento.
Son resultados referentes a ese sistema y las condiciones estudiadas. Sin embargo, muestran por qué, cuando se diseña energía agrivoltaica en campos de arroz, contar solo kilovatios hora deja de lado una parte esencial del presupuesto.
Tres modelos y treinta años de datos meteorológicos
El nuevo método conecta tres instrumentos: uno reconstruye la luz que llega a las plantas, ORYZA simula el crecimiento y el rendimiento del arroz y PVsyst estima la producción fotovoltaica. De esta manera se puede evaluar cómo afecta un cambio en los paneles a ambas producciones.
El sitio experimental está ubicado en Chikusei, prefectura de Ibaraki, donde los paneles ocupan el 27% de la superficie proyectada sobre el suelo. Después de comparar con mediciones recopiladas en el campo, los investigadores utilizaron datos meteorológicos de 1994 a 2023 para explorar el comportamiento del sistema en diferentes años.
Un primer informe científico del trabajo, presentado a la Sociedad Japonesa de Ciencias de los Cultivos, reporta rendimientos simulados de entre el 66% y el 94% de los convencionales. El objetivo considerado es conservar al menos el 80% de la cosecha obtenible sin paneles, en línea con los requisitos japoneses. Por lo tanto, la variabilidad del tiempo hace que no sea suficiente considerar únicamente el promedio.
¿Cuánto cambia el resultado al inclinar los paneles?
En la configuración inicial, el rendimiento promedio simulado fue del 82% del convencional, pero la probabilidad de caer por debajo del objetivo fue del 26%. Al aumentar la inclinación de 7 grados hacia la vertical desde la configuración inicialla probabilidad de alcanzar el umbral aumentó al 80%, con una disminución estimada de los ingresos anuales globales del 0,1%.
Con 30 grados adicionales la probabilidad alcanzó el 90%, mientras que el rendimiento del arroz mejoró un 4,2% y la producción de electricidad disminuyó un 3,2%. Los ingresos totales cayeron un 2,7%. A 53 grados más arriba, la probabilidad alcanzó el 95%. En este caso, el rendimiento del arroz aumentó un 10,3%, acompañado de una reducción de la producción eléctrica del 9,4% y de los ingresos del 8%.
Por lo tanto, más luz para las plantas significa mayores posibilidades de salvaguardar la cosecha. Pero inclinar progresivamente los paneles implica sacrificios cada vez mayores en el aspecto energético y económico. Los porcentajes describen escenarios simulados para el sistema estudiado. Los ingresos, que incluyen los ingresos por la venta de arroz y la electricidad, también dependen de los supuestos económicos adoptados.
Según los investigadores, el método también podría utilizarse para evaluar el tamaño y la densidad de los paneles, el clima y las características de las variedades cultivadas. Un sistema que permitiría diseñar sistemas teniendo en cuenta las necesidades agrícolas, incluso antes de instalar los módulos. Para aplicarlo a los arrozales italianos, se necesitarían datos locales y comprobaciones de campo. Mientras tanto, llega desde Japón una herramienta para abordar una de las cuestiones más delicadas de la agrovoltaica: producir electricidad sin sacrificar innecesariamente los cultivos que crecen bajo los paneles.