I. Avances históricos en la energía fotovoltaica en tierras agrícolas en 2023

El primer proyecto de “energía fotovoltaica para la protección de granos” de China entra en operación en Guangxi. En marzo de 2023, se completó con éxito el proyecto de transformación de los campos de arroz mediante la nueva tecnología LED de suplemento lumínico para la protección de cultivos en el marco del proyecto fotovoltaico en Luan Town, condado de Hengxian, Guangxi. Ubicado en Luan Town, ciudad de Hengzhou, Nanning, Guangxi, el proyecto abarca aproximadamente 500 mu (alrededor de 33 hectáreas) y cuenta con una capacidad instalada total de 30,16 MW. Se trata del primer proyecto integrado de generación fotovoltaica y producción de un alimento básico —el arroz— en China, impulsado conjuntamente por CHN Energy Guangxi y la Universidad Agrícola de Nanjing. En junio de 2023, el primer lote de módulos se conectó con éxito a la red; para el 25 de noviembre, el proyecto había alcanzado la conexión plena a la red.

El proyecto adoptó un modelo pionero a nivel nacional de “fotovoltaica con protección del cultivo”. Al instalar nuevos dispositivos de iluminación suplementaria LED en la parte posterior de los módulos fotovoltaicos, una pequeña cantidad de electricidad generada por el sistema fotovoltaico se suministra directamente a los LED. De este modo, se compensa la reducción natural de la luz causada por la sombra de los paneles, proporcionando una iluminación adecuada para la fotosíntesis del arroz y su crecimiento saludable, lo que permite lograr eficazmente una estructura tridimensional, un uso dual del terreno y ingresos complementarios. En noviembre de 2022, el primer cultivo de arroz sembrado en el emplazamiento del proyecto obtuvo una cosecha excepcional, demostrando que la generación de energía fotovoltaica y la producción de cereales básicos pueden coexistir. Una vez en pleno funcionamiento, el proyecto producirá anualmente 31,9601 GWh de electricidad verde y limpia, ahorrando 10.000 toneladas de carbón estándar y reduciendo las emisiones de CO₂ en aproximadamente 26.600 toneladas.

El proyecto agrivoltáico de Xiaochang, de 5.800 mu, se ha conectado a la red eléctrica. En diciembre de 2023, el proyecto de fotovoltaica agrícola en la localidad de Jidian, condado de Xiaochang, ciudad de Xiaogan, provincia de Hubei, fue conectado a la red eléctrica. El proyecto abarca una superficie total de 5.800 mu (aproximadamente 387 hectáreas) y cuenta con una inversión global de 1.100 millones de yuanes. Se prevé que suministre anualmente 300 GWh de electricidad a la red local, generando un valor de producción anual de alrededor de 120 millones de yuanes. Desde su concepción, el proyecto fue diseñado para integrar las necesidades de la producción agrícola y ganadera. Todos los módulos fotovoltaicos fueron elevados, dejando espacio en la parte inferior para un uso integral del suelo, lo que permite obtener dobles beneficios: generación de energía en la parte superior y producción agrícola en la inferior.

El ensayo de agrofotovoltaica en la “franja seca” de Shaanxi logra un aumento en el rendimiento. En el condado de Liquan, provincia de Shaanxi, un proyecto de investigación y desarrollo sobre la integración agrofotovoltaica en regiones áridas y semiáridas llevó a cabo un ensayo durante una campaña de cultivo de trigo, desde octubre de 2023 hasta mayo de 2024. El equipo desarrolló una tecnología novedosa que combina “soportes fotovoltaicos horizontales de eje único con paneles difusores transmisores de luz”. Los resultados del ensayo mostraron que, bajo este modelo innovador de agrofotovoltaica, el rendimiento promedio del trigo por mu aumentó entre un 0,4 % y un 4,5 %, mientras que la generación mensual de energía fotovoltaica se incrementó en casi un 10 %.

II. Innovaciones tecnológicas en el diseño de instalaciones fotovoltaicas en tierras agrícolas

En 2023, las tecnologías de instalación diseñadas específicamente para escenarios de energía fotovoltaica en tierras agrícolas mostraron tres tendencias principales: estructuras de montaje innovadoras, suplementación lumínica inteligente y diseño de precisión.

Avance en la tecnología de montaje flexible. El sistema de montaje flexible, desarrollado de manera independiente por DAS Solar, fue ampliamente adoptado en aplicaciones de agri‑PV durante 2023. Este sistema presenta tres ventajas clave: una elevación del suelo considerable, un gran vano y un bajo costo. En comparación con los soportes rígidos tradicionales, permite ahorrar más del 25 % del uso del suelo en terrenos montañosos, al tiempo que reduce las obras de cimentación y el consumo de acero. Los componentes del montaje flexible se prefabrican en fábrica, lo que minimiza la necesidad de ensamblaje en obra. Los módulos fotovoltaicos se instalan mediante un método deslizante, sin requerir orificios de alineación para las correas, lo que incrementa la eficiencia de la instalación en un 20 %. De este modo, se resuelven de manera efectiva los principales inconvenientes de los sistemas de montaje fotovoltaico tradicionales, como la excesiva ocupación de suelo, la dificultad de integrar usos dual y los elevados costos de ingeniería.

Co‑optimización de los soportes de seguimiento y la suplementación lumínica. El innovador modelo de agri‑PV en Liquan, provincia de Shaanxi, presenta dos aspectos técnicos destacados. En primer lugar, los módulos fotovoltaicos se disponen en una configuración de seguimiento uniaxial de eje este‑oeste, lo que aumenta en más de un 30 % la transmisión de la luz solar a través del terreno, al tiempo que reduce la evaporación de la humedad del suelo y mejora su retención hídrica. En segundo lugar, un conjunto de paneles difusores translúcidos dispersa con precisión la luz solar sobre el suelo sombreado por los módulos fotovoltaicos, mitigando en cierta medida los efectos adversos del sombreado sobre la fotosíntesis de los cultivos.

Diseño optimizado de sistemas fotovoltaicos simbióticos. En 2023, la comunidad académica internacional también llevó a cabo investigaciones sistemáticas sobre el diseño de la fotovoltaica en tierras agrícolas. Un estudio publicado en Sostenibilidad Se empleó una combinación del método de Taguchi y del análisis de correlación gris para llevar a cabo el diseño de optimización de múltiples características de calidad en sistemas agro‑fotovoltaicos simbióticos. Los resultados mostraron que los principales factores de control que influyen en la generación fotovoltaica y en las horas de insolación del terreno agrícola son, en este orden: la ubicación geográfica, el ancho de los módulos, el ángulo de inclinación y la altura de las columnas. Al optimizar estos parámetros, un diseño óptimo puede alcanzar aproximadamente 26.497 kWh de generación y unas 1.963 horas de insolación en la superficie agrícola. Este estudio proporciona una base cuantitativa para el diseño científico de sistemas fotovoltaicos en tierras agrícolas.

III. Marco político integral para la agrofotovoltaica en 2023

En 2023, se promulgó de manera intensiva una serie de políticas a nivel nacional para regular y apoyar el desarrollo de la fotovoltaica agrícola, proporcionando garantías institucionales para el cumplimiento normativo de la instalación de paneles fotovoltaicos en tierras agrícolas.

Tres ministerios emiten nuevas normas sobre la gestión clasificada del uso del suelo fotovoltaico. El 20 de marzo de 2023, la Oficina General del Ministerio de Recursos Naturales, la Oficina General de la Administración Nacional de Silvicultura y Pastizales y la Oficina General de la Administración Nacional de Energía emitieron conjuntamente el… Aviso sobre el apoyo al desarrollo de la industria de generación de energía fotovoltaica y la regulación de la gestión del uso del suelo (Documento n.º 12 [2023] del Ministerio de Recursos Naturales). Según el aviso, “los terrenos destinados a los campos fotovoltaicos no podrán ocupar tierras de cultivo”. Cuando se utilicen otras tierras agrícolas, deberá ejercerse un control razonable, empleándose de manera escasa e intensiva, y evitándose impactos negativos sobre el medio ambiente y la producción agrícola. Los terrenos para instalaciones fotovoltaicas están sujetos a registro de uso del suelo y no requieren autorización como suelo de construcción no agrícola. Esta política aclara aún más los límites de uso del suelo para los proyectos de agro‑fotovoltaica, en continuidad con el Documento n.º 8 de 2017.

Se lanzaron los condados piloto nacionales para la revolución energética rural. El 23 de marzo de 2023, la Administración Nacional de Energía, el Ministerio de Ecología y Medio Ambiente, el Ministerio de Agricultura y Asuntos Rurales y la Administración Nacional para la Revitalización Rural emitieron conjuntamente el… Aviso sobre la organización de la construcción de los condados piloto para la revolución energética rural (Documento n.º 23 [2023] de la Administración Nacional de Energía). La circular fomenta el aprovechamiento de los tejados residenciales nuevos, los tejados de fábricas y edificios públicos, los tejados de las viviendas de los agricultores y las instalaciones agrícolas para la generación de energía fotovoltaica, utilizando plenamente los recursos espaciales rurales para promover de manera decidida el desarrollo distribuido de la energía eólica y solar.

La Administración Nacional de Energía apoya explícitamente el desarrollo integrado de la agrofotovoltaica. El 17 de octubre de 2023, en su respuesta a la Recomendación n.º 4886 de la Primera Sesión de la XIV Asamblea Popular Nacional, la Administración Nacional de Energía señaló claramente que el modelo de integración “agro‑FV” puede tanto impulsar un desarrollo agrícola verde, bajo en carbono y de alta calidad como ampliar los escenarios de aplicación de las energías renovables, al tiempo que mejora la eficiencia del uso del suelo. La respuesta también propuso promover la construcción de proyectos de agro‑FV y de “FV + agricultura de invernadero”, fortaleciendo la combinación orgánica entre la generación de energía fotovoltaica y las instalaciones agrícolas.

El Ministerio de Recursos Naturales publica una guía de políticas sobre el uso del suelo para la revitalización rural. El 14 de noviembre de 2023, la Oficina General del Ministerio de Recursos Naturales emitió el… Guía de políticas de uso del suelo para la revitalización rural (2023) , reiterando la línea política fundamental de que los terrenos destinados a los campos fotovoltaicos no deben ocupar tierras de cultivo, y estableciendo medidas de gestión para las instalaciones de apoyo de los proyectos fotovoltaicos.

IV. Perspectivas internacionales sobre el desarrollo de la agrofotovoltaica

En 2023, la agrofotovoltaica también se convirtió en un tema de gran relevancia en las políticas de energía renovable y agrícola a nivel mundial.

Estados Unidos presenta varios proyectos de ley sobre agrofotovoltaica. El 31 de mayo de 2023, los senadores estadounidenses Martin Heinrich (Nuevo México) y Mike Braun (Indiana) presentaron conjuntamente el… Ley de Investigación y Demostración de la Agrovoltaica de 2023 (S. 1778), que autorizaría 75 millones de dólares para promover la investigación y la aplicación de la agrofotovoltaica. Según el proyecto de ley, el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA) recibiría 15 millones de dólares anuales durante cinco años para elaborar directrices de mejores prácticas dirigidas a agricultores y desarrolladores de energía solar, fomentando la implementación a gran escala de sistemas agrofotovoltaicos. En septiembre de 2023, el… Ley de Conservación de Tierras Agrícolas del Futuro de 2023 También se introdujo, exigiendo expresamente que el USDA apoye proyectos solares inteligentes en sus programas.

La UE publica directrices de mejores prácticas para la agrofotovoltaica. El 30 de agosto de 2023, SolarPower Europe publicó la segunda edición del… Guías de mejores prácticas para la agrovoltaica , proporcionando orientación a los actores del sector solar para implementar prácticas sostenibles de agri‑PV. Las directrices señalan que los modelos de doble uso del suelo pueden satisfacer las necesidades de producción de energía renovable al tiempo que aumentan el valor agrícola, en particular mediante la protección óptima de los cultivos ante condiciones climáticas extremas. Entre los beneficios se incluyen una mayor eficiencia del uso del suelo, una mejor eficiencia en el aprovechamiento del agua y de otros recursos, un aumento en los rendimientos de los cultivos, así como la mejora de la salud del suelo y de la biodiversidad.

Varios países europeos promueven activamente proyectos de demostración de agri‑PV. El Parque Solar Flakbjerg, en Dinamarca, desarrollado por European Energy en colaboración con la Universidad de Aarhus y la Universidad de Copenhague, cuenta con un sistema hidráulico de elevación de diseño propio. Tras su instalación, los paneles solares pueden elevarse hasta la altura de trabajo. El sistema de seguimiento mantiene los módulos orientados hacia el sol a lo largo de todo el día, y pueden inclinarse manualmente en modo “de paso” para permitir el paso de maquinaria agrícola de gran tamaño entre las hileras. El objetivo del proyecto es alcanzar un rendimiento equivalente al 80 % del rendimiento obtenido en terrenos dedicados exclusivamente a la producción solar y agrícola, logrando así una eficiencia combinada del 160 %. Un estudio realizado por el Instituto Fraunhofer en Alemania también señaló que la agri‑PV resulta especialmente adecuada para regiones áridas, donde la sombra ayuda a regular el equilibrio hídrico y a aumentar los rendimientos agrícolas.