Paneles solares experimentales sobre cultivos de soja y maíz el 31 de agosto de 2022 en West Lafayette, Indiana, donde los investigadores de la Universidad de Purdue están estudiando las mejores prácticas para agrovoltaicos, la ubicación conjunta de la energía solar con tierras de cultivo activas. (Kelly Wilkinson / Estrella de Indianápolis)
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Esta historia es producto de la Oficina de agricultura y agua de la cuenca del río Mississippi, una red de reportajes editorialmente independiente con sede en la Escuela de Periodismo de la Universidad de Missouri en asociación con Report For America y financiada por la Fundación de la Familia Walton. Reloj de Wisconsin es miembro de la red. Suscribirse a nuestro boletín de noticiasdonar para apoyar nuestro periodismo verificado.

Acres de maíz se alzan a ambos lados de una estrecha carretera rural en el noroeste de Indiana. Estamos a fines de agosto y el maíz está floreciendo, su corona dorada cubierta de gotas de rocío que brillan en el sol matutino de verano. Entonces hay un brillo diferente en el horizonte, uno que es más brillante.

Brotando del maíz como una súper cosecha hay cuatro conjuntos de paneles solares de 20 pies de altura que se elevan por encima de los tallos que crecen debajo. Ambos se ven fuera de lugar, tecnología en medio de la naturaleza, y como si siempre hubieran estado ahí. Después de todo, tanto el maíz como los paneles están cosechando el sol.

“De cualquier manera, están almacenando energía solar”, dijo Mitch Tuinstra, profesor de fitomejoramiento y genética en la Universidad de Purdue. “Uno los almacena como electrones y el otro en las plantas”.

Tuinstra es uno de varios profesores y estudiantes de posgrado de Purdue que estudian estos paneles solares en el campo de investigación de la universidad, a solo unas pocas millas del campus en West Lafayette, Indiana. 

Las tierras de cultivo son adecuadas para el desarrollo solar de todo tipo, por las mismas razones que son buenas para los cultivos: son en gran parte planas, drenan bien y reciben mucho sol. La tierra de pastoreo para animales como las ovejas también puede ser una buena opción para la energía solar. Pero lo que hace que estos paneles de investigación de Purdue sean diferentes es que no han dejado de producir tierras de cultivo: están construidos sobre el maíz mismo.  

Es una práctica conocida como "agrivoltaica" o "agrisolar", donde la agricultura activa y la energía solar ocurren en el mismo lugar en lugar de por separado. El enfoque trae muchas complicaciones que los investigadores aún están tratando de abordar, pero ven grandes beneficios al tratar de perfeccionar las mejores prácticas. 

agricultores que quieren arrendar su tierra para energía solar como fuente de ingresos adicional obtendrá aún más beneficios económicos si esa tierra se mantiene en producción, y algunos enfoques de la agrovoltaica pueden incluso ayudar a los cultivos, dicen los investigadores. 

“Queremos ver si podemos diseñar sistemas que tengan pérdidas mínimas en términos de productividad de los cultivos, mientras maximizan su producción de electricidad”, dijo Tuinstra. 

Además, dijo, los investigadores quieren ver cómo la estrategia de ubicación conjunta podría ser un bálsamo para una tensión creciente entre la energía solar y la agricultura en el cinturón de maíz, donde los residentes y las ciudades están rechazando lo que ven como industrialización en las comunidades rurales. Eso incluye comunidades en Wisconsin, donde Investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison están trabajando con Alliant Energy para llevar a cabo una investigación similar en terrenos propiedad de la universidad cerca de Stoughton.

Potencial solar en finca campestre

Hay mucho en juego detrás de este esfuerzo: la energía solar tiene un papel clave que desempeñar en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero, principalmente de las centrales eléctricas alimentadas con combustibles fósiles, que están impulsando los efectos cada vez más mortales del cambio climático. 

Paneles solares experimentales sobre cultivos de soja y maíz el 31 de agosto de 2022 en West Lafayette, Indiana, donde los investigadores de la Universidad de Purdue están estudiando las mejores prácticas para agrovoltaicos, la ubicación conjunta de la energía solar con tierras de cultivo activas. (Kelly Wilkinson / Estrella de Indianápolis)

La Administración de Información de Energía de EE. UU. estima que para el año 2050, cuando los Acuerdos Climáticos de París dicen que el mundo debe alcanzar emisiones netas de carbono cero para evitar una mayor catástrofe climática, la generación solar representará el 20% de la generación neta de electricidad en EE.UU., frente a un mero 3% en 2020. La administración Biden está invirtiendo para llegar a ese punto, incluidos miles de millones en virtud de la Ley de Reducción de la Inflación para la producción solar y los créditos fiscales a la inversión que algunos análisis predicen impulsará un crecimiento masivo en el sector. 

Según Tuinstra, estos nuevos paneles no pueden concentrarse todos en las regiones desérticas del suroeste, por ejemplo, porque sería muy ineficiente transmitir esa energía al resto del país. En cambio, debe haber una construcción localizada para que las empresas de servicios públicos y los consumidores puedan obtener los beneficios económicos y de confiabilidad de las energías renovables cerca de casa. 

A Informe del Departamento de Energía de 2021 concluyó que para 2050, se requeriría un terreno equivalente a un máximo del 0.5 % de la superficie de los Estados Unidos contiguos para proyectos solares que ayuden a cumplir los objetivos del cambio climático. En comparación, las granjas representan aproximadamente el 40% de toda la tierra en los Estados Unidos. Aún así, ese 0.5% de la tierra de EE. UU. representaría casi 9.5 millones de acres reales, cerca de todo el maíz y la soja plantados solo en Indiana. 

Ese informe federal dijo que un enfoque en "tierras perturbadas", como vertederos tapados y estacionamientos antiguos, podría ayudar a prevenir la dependencia excesiva de "tierras de alto valor en uso actual". 

Pero en el Medio Oeste y el Cinturón de Maíz, la gran mayoría de la tierra viable que podría usarse para la generación de energía fotovoltaica está dedicada a la agricultura, específicamente cultivos en hileras, dijo Tuinstra, o maíz y soya en gran parte del Medio Oeste y trigo y cebada más lejos. Oeste. 

Preocupación por la tradición

Para algunos residentes en áreas donde las tierras agrícolas están en la mira para este tipo de conversión, la energía solar es vista como una monstruosidad y una amenaza para los cultivos y el carácter agrario de sus comunidades.

A fines de agosto, el maíz que rodeaba el Centro Comunitario Palo en Palo, Iowa, tenía más de seis pies de altura. Los agricultores cosecharían la cosecha durante el próximo mes, como en cualquier temporada normal. 

Pero este año, algo más los unió en el campo: letreros con una X roja junto a las palabras “solar industrial”. En el centro comunitario, los residentes esperaban escuchar el destino de una instalación solar propuesta de 200 megavatios que se ubicaría en tierras agrícolas cerca de la ciudad, no agrovoltaica, sino un enfoque más tradicional en el que los paneles no se ubicarían sobre ningún cultivo.

Un letrero que se opone a la energía solar industrial se ve en el borde de un campo de maíz en Palo, Iowa, el 8 de septiembre de 2022, cerca del sitio de un proyecto de 200 megavatios recientemente aprobado. (Jim Slosiarek / La Gaceta)

Algunos asistentes apoyaron los proyectos; muchos los condenaron, la mayoría citando objeciones a dejar de producir tierras de cultivo. Al final, las quejas no importaron: Los proyectos fueron aprobados la semana que viene. 

Cuando se preguntó a varios asistentes a la reunión si colocar paneles solares en capas sobre tierras de cultivo activas podría ser un compromiso viable, muchos se mostraron escépticos.

“Lo dudo muy seriamente”, dijo Robert Little, un electricista de 74 años. Trabajó en granjas toda su vida y proviene de una familia de granjeros. La agrovoltaica podría poner en peligro esas prácticas generacionales, dijo. 

“La mayor preocupación serían las viejas tradiciones familiares”, dijo Little. “Y el otro conflicto es que no creo que pueda funcionar”.

Preocupaciones similares han surgido en Wisconsin. En el condado de Iowa, por ejemplo, Badger Hollow Solar Farm de Invenergy, cuyos primeros 150 megavatios se conectaron en diciembre de 2021, desató el debate local entre los agricultores, algunos de los cuales agradecieron los beneficios de arrendar sus tierras, y los residentes que temían que el proyecto de 5.5 millas cuadradas convirtiera el área en un “desierto solar”.

Las comunidades y los condados de todo el Medio Oeste están diciendo no a la energía solar, como en Indiana, donde casi un tercio de los condados tienen ordenanzas que restringen, si no prohíben, los proyectos renovables. Más al sur, una parroquia de Luisiana recientemente aprobó una moratoria solar comercial en un área que alberga tanto una densa industria petroquímica como campos de caña de azúcar.

Mejor juntos

Este escepticismo es un gran motivador para los investigadores que ven la agrovoltaica como un enfoque en el que todos ganan: los cultivos y los paneles trabajan en conjunto en los mismos sitios al mismo tiempo, en lugar de competir. 

Un trípode con equipo para medir la luz y las sombras se ve en un campo de maíz y soja el 31 de agosto de 2022 en West Lafayette, Indiana. La Universidad de Purdue está investigando los mejores diseños para agrovoltaicos, la ubicación conjunta de cultivos y energía solar. . (Kelly Wilkinson / Estrella de Indianápolis)

Pero hay desafíos sin resolver, como las sombras que producen los paneles solares. Eso es parte de lo que está estudiando el equipo de Purdue, dijo Tuinstra, para modelar el espacio óptimo entre los arreglos, junto con la tecnología para evitar que las sombras excesivas interfieran con la producción de cultivos. 

Con ese fin, los agricultores del Medio Oeste pueden tener una ventaja sobre sus pares en el Suroeste porque los paneles solares tienden a funcionar de manera más eficiente en entornos menos intensivos en calor, dijo Dennis Bowman, especialista en agricultura digital de Extensión de Illinois

“Tener un ambiente más fresco (con) plantas debajo del panel solar que transpiran humedad y brindan un efecto de enfriamiento en realidad ayudará a aumentar la eficiencia de los paneles”, dijo. 

uno federal programa está explorando diferentes tipos de agrovoltaicos a través de aproximadamente dos docenas de proyectos en todo el país. Algunos, como en el suroeste y el noreste, están buscando la ubicación conjunta de energía solar con cultivos especiales como lechugas, tomates y bayas. Estas plantas más pequeñas son más adecuadas para un entorno agrovoltaico porque se benefician de la sombra y requieren equipos más pequeños para plantar y cosechar.

Pero dado que los agricultores de Indiana, Illinois e Iowa plantan aproximadamente 56 millones de acres de maíz y soya cada año, en comparación con unos pocos cientos de miles de acres de cultivos especiales, profesores como Tuinstra y Bowman quieren saber si estos cultivos en hileras también pueden funcionar para la energía solar. A primera vista, parece poco probable: la siembra y la cosecha requieren más sol y un equipo más grande. 

Por lo tanto, algunos estudios también están analizando cómo diseñar diferentes tipos de semillas y cultivos que sean más adecuados para crecer bajo la energía solar. Y Tuinstra dijo que las empresas de energía solar se están involucrando y solicitan asesoramiento sobre el diseño de un sistema que pueda adaptarse a la siembra y la cosecha. 

Pero tratar de optimizar tanto los cultivos como la tecnología está poniendo a los investigadores y desarrolladores en un bucle de huevo y gallina: para obtener fondos para proyectos y reducir los costos de desarrollo, necesita años de prueba de que funcionan. Pero para construir esas pruebas de concepto, necesita dinero y asequibilidad. 

'Una mentalidad diferente'

Sistemas agrovoltaicos del Medio Oeste y su director ejecutivo, Andrew Poor, están investigando por su cuenta sobre el desarrollo de subestructuras de paneles solares rentables, conocidas como estanterías, que son más altas y están más separadas que las matrices normales, lo suficiente como para acomodar cultivos en hileras y equipos agrícolas. 

Esta necesidad de materiales adicionales y diseños especiales es una de las razones por las que, anecdóticamente, Poor dijo que los agrovoltaicos tienden a costar más que los arreglos tradicionales. 

Pero todavía no hay un costo "promedio" para la energía solar agrícola, dijo Poor, porque se han completado muy pocos proyectos a gran escala en los EE. UU. Y ahora, el aumento de la demanda y la disponibilidad limitada de los paneles solares también han elevado los precios, dijo Bowman. 

“Es el Catch-22”, dijo Poor. “Siempre estoy buscando financiación”.

La compañía de Poor's está trabajando actualmente en proyectos agrovoltaicos más pequeños con socios dispuestos a pagar el costo de los materiales, con la esperanza de eventualmente aumentar la producción a medida que los datos lleguen. Pero es difícil atraer socios de desarrollo en un campo que aún no ha sido probado. 

“Parecen tan recelosos como los agricultores cuando se trata de inscribirse en un proyecto”, dijo Tyler Lloyd, director de operaciones solares de Midwest Agrivoltaic Systems.

Aún así, no todos los agricultores se oponen. Aquellos con combinaciones de cultivos en hileras y ganado se han mostrado más receptivos a la idea de la agrovoltaica, dijo Bowman. Los agricultores más nuevos, menos atados a las tácticas tradicionales de cultivo y cosecha, también pueden estar interesados ​​en la tecnología.

“La tendencia ha sido obtener este gran equipo, cultivar una gran cantidad de acres y hacerlo rápido en el momento oportuno para obtener los máximos rendimientos. Y puede que se necesite una mentalidad diferente” para ver la proliferación solar en las tierras de cultivo convencionales, dijo.

Los estudiantes de doctorado de la Universidad Purdue Geoffrey MacRae Sanchez (izquierda) y Varsha Gupta (centro), con el profesor de fitomejoramiento Mitch Tuinstra (derecha), visitan sus parcelas de investigación donde los paneles solares se colocan sobre la soja y el maíz el 1 de septiembre de 2022 en West Lafayette, Indiana (Kelly Wilkinson / Estrella de Indianápolis)

Los científicos sociales y económicos del equipo de investigación de Purdue están investigando las preocupaciones en torno a los agrovoltaicos y cómo abordarlas con los agricultores utilizando hechos, dijo Tuinstra.

“Si las comunidades están preocupadas filosóficamente [y dicen], 'No queremos ver estos arreglos en nuestro espacio', eso es completamente válido”, dijo. “Lo que los grupos de ciencias sociales y economía deben poder decir es: 'Este es el valor de tener el sistema, esto es lo que le hace a sus fincas, así es como mejora la sostenibilidad de estas comunidades'”.

Para que los agrovoltaicos ganen un lugar en el corazón del agricultor típico, y en sus campos, algunos asistentes a las reuniones de Palo, Iowa, dijeron que tendrán que verlo para creerlo.

No hay forma de que funcione. De ninguna manera”, dijo Doug Hanover, un carpintero de 62 años que comenzó a trabajar en granjas cuando era adolescente. “Me gustaría verlo probado”. 

Según Tuinstra, eso es exactamente lo que los investigadores están tratando de hacer. 


Jim Malewitz de Wisconsin Watch contribuyó con este reportaje. Esta historia es producto de la Oficina de agricultura y agua de la cuenca del río Mississippi, una red de reportajes editorialmente independiente con sede en la Escuela de Periodismo de la Universidad de Missouri en asociación con Report For America y financiado por la Fundación de la Familia Walton.

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