Los proyectos agrivoltaicos combinan la producción agrícola y la generación de energía fotovoltaica en el mismo espacio, lo que plantea retos de diseño, evaluación y toma de decisiones que difieren fundamentalmente de los de los sistemas fotovoltaicos convencionales.
LuciSun apoya a los promotores de la agrivoltaica, los propietarios de activos, las autoridades públicas y las partes interesadas en la investigación mediante servicios especializados de asesoramiento técnico y modelización, destinados a evaluar la viabilidad, el rendimiento y la solidez de los conceptos agrivoltaicos bajo las limitaciones reales de los proyectos.
LuciSun ofrece servicios de asesoramiento técnico de alto nivel para proyectos agrovoltaicos, que abarcan estudios de viabilidad, evaluaciones comparativas de diseño y apoyo para la obtención de permisos, la financiación y la toma de decisiones técnicas. Estos servicios se prestan a través de estudios de simulación específicos realizados por expertos de LuciSun, utilizando LuSim como herramienta de modelización básica para abordar los retos específicos de los sistemas agrivoltaicos.
Los proyectos agrivoltaicos difieren fundamentalmente de las instalaciones fotovoltaicas estándar. Su rendimiento no puede evaluarse únicamente en función de la producción anual de energía fotovoltaica. La disponibilidad de luz en los cultivos, su distribución espacial, la dinámica estacional y las interacciones a largo plazo entre la producción agrícola y la generación de energía desempeñan un papel fundamental y deben evaluarse explícitamente.
Estos servicios se aplican en diferentes contextos normativos y de proyectos, incluidos proyectos agrivoltaicos desarrollados en Francia, Bélgica, Italia, España, Alemania y los Países Bajos, así como en otros contextos internacionales.
En los sistemas agrivoltaicos, la cantidad relevante no es sólo la cantidad total de luz que llega al suelo, sino su distribución espacial y temporal bajo las estructuras fotovoltaicas. Los déficits locales, los excesos o la fuerte heterogeneidad pueden tener un impacto directo en el desarrollo de los cultivos y en los resultados agronómicos.
Por lo tanto, los estudios LuciSun se centran en cuantificar la distribución de la luz explícitamente en el espacio y el tiempo, en lugar de basarse en factores de reducción uniformes o coeficientes de corrección medios.
LuSim evalúa los componentes de irradiancia directa, difusa y reflejada de forma coherente en tres dimensiones, lo que permite capturar la visibilidad parcial del cielo, las interacciones con el suelo y los efectos de sombreado estructural que son intrínsecos a los diseños agrivoltaicos.
En los sistemas agrivoltáicos en campo abierto, típicamente asociados a cultivos de cereales y otros cultivos anuales a gran escala, las estructuras fotovoltaicas deben coexistir con la maquinaria agrícola y la sensibilidad estacional de los cultivos. Dependiendo del diseño, esto puede implicar hileras fotovoltaicas verticales o estructuras elevadas con una amplia separación.
Las cuestiones clave abordadas en los estudios de LuciSun se refieren a la distribución espacial de la luz a nivel del suelo, la uniformidad de la exposición en las zonas cultivadas y las compensaciones entre la capacidad instalada, la producción de energía y las métricas de luz relevantes para los cultivos.
LuSim permite la comparación sistemática de diseños alternativos bajo supuestos físicos idénticos, apoyando la evaluación objetiva de cómo las opciones de diseño influyen tanto en la producción de energía como en la disponibilidad de luz.
En cultivos perennes como viñedos y huertos, los sistemas agrivoltaicos suelen basarse en estructuras elevadas instaladas por encima de las hileras de cultivo. Estas configuraciones suelen obedecer a objetivos combinados de producción de energía y protección de los cultivos contra la radiación excesiva o las condiciones meteorológicas extremas. El reto de la modelización estriba en captar los fuertes gradientes verticales de luz, el sombreado parcial de cubiertas complejas y los pronunciados efectos estacionales en horizontes de inversión largos.
LuciSun proporciona evaluaciones de la luz resueltas espacial y temporalmente a nivel del dosel, apoyando el análisis comparativo de la altura estructural, el espaciado y la orientación, y proporcionando insumos físicamente consistentes para la evaluación agronómica.
Los invernaderos y los sistemas agrivoltáicos semicerrados introducen un conjunto diferente de restricciones relacionadas con el cerramiento, la transmisividad del tejado y el equilibrio entre luz directa y difusa. En estos casos, las suposiciones simplificadas de exteriores ya no son válidas. LuciSun utiliza LuSim para evaluar la distribución de la irradiancia bajo cubiertas complejas, teniendo en cuenta explícitamente el sombreado, los reflejos y las propiedades de los materiales. Estos estudios apoyan la comparación de estrategias de cobertura alternativas y sus implicaciones tanto para la generación de energía como para las condiciones de luz interior.
Los sistemas agrivoltáicos basados en pastizales y pastoreo se basan en estructuras fotovoltaicas elevadas con una gran separación, en las que el objetivo es mantener una disponibilidad de luz y una accesibilidad aceptables a lo largo del tiempo en lugar de maximizar el rendimiento instantáneo.
Las cuestiones dominantes se refieren a la evolución temporal de los patrones de sombreado, la variabilidad estacional y la robustez de los trazados en diferentes condiciones de funcionamiento.
Los estudios de LuciSun se centran en identificar los periodos límite y las restricciones espaciales que influyen en el rendimiento del sistema.
Dependiendo del contexto del proyecto, los estudios LuciSun pueden incluir indicadores de luz relevantes desde el punto de vista agronómico, como la radiación fotosintéticamente activa y la integral de luz diaria, derivados coherentemente de los campos de irradiancia simulados. Estos indicadores no se tratan como aproximaciones simplificadas, sino que se calculan a partir de las mismas distribuciones de luz resueltas espacial y temporalmente que se utilizan para la evaluación fotovoltaica.
La evaluación agrivoltaica suele requerir el acoplamiento de modelos detallados de luz con modelos de crecimiento y rendimiento de los cultivos. Esta necesidad se aborda mediante la integración entre LuSim y PASE, desarrollada en colaboración con la Universidad de Lieja. PASE es un marco de código abierto orientado a la simulación de sistemas agrivoltáicos que combina la modelización de la energía fotovoltaica con la evaluación de los cultivos.
PASE se basa en modelos y bibliotecas establecidos para el modelado de cultivos, incluyendo STICS, SIMPLE o Gras-Sim, e implementa una cadena de modelado en la que la irradiancia que llega tanto al sistema fotovoltaico como al cultivo se utiliza como entrada para el crecimiento del cultivo y la evaluación del rendimiento. Dentro de este flujo de trabajo combinado, LuSim contribuye a la modelización de la irradiancia tridimensional de alta resolución en escenas agrivoltaicas complejas, mientras que PASE proporciona la capa de modelización agronómica.
La separación de funciones entre la modelización de la irradiancia de alta resolución y la evaluación agronómica permite que cada parte de la cadena de modelización siga siendo trazable y tenga una base científica. Este enfoque se ha aplicado y validado en el contexto de proyectos de investigación colaborativos, incluido SYMBIOSYST, un proyecto de investigación europeo, en el que LuSim se utilizó para evaluaciones de alta resolución de la distribución de la irradiancia a través de módulos fotovoltaicos, cubiertas vegetales y superficies del suelo en demostradores agrivoltaicos.
Los sistemas agrovoltaicos suelen incluir módulos fotovoltaicos bifaciales, cuyo rendimiento depende tanto de la irradiancia incidente como de la luz reflejada por el suelo y las superficies circundantes. LuSim captura explícitamente estas interacciones, permitiendo que las ganancias bifaciales sean evaluadas consistentemente junto con la disponibilidad de luz a nivel de cultivo. Esto permite evaluar las compensaciones entre la producción de energía, el diseño estructural y las estrategias de tratamiento del suelo.
En todas las configuraciones agrivoltaicas, LuciSun se basa en LuSim para realizar simulaciones tridimensionales consistentes y resueltas en el tiempo que apoyan los estudios comparativos de diseño y la exploración sistemática de opciones. Los resultados no se limitan a indicadores agregados, sino que incluyen resultados resueltos espacialmente que revelan la heterogeneidad y las limitaciones locales.
Los resultados de los servicios agrivoltaicos de LuciSun suelen incluir evaluaciones comparativas de rendimiento de diseños alternativos, cuantificación de compensaciones entre la producción de energía y la disponibilidad de luz, y aportaciones para el análisis de incertidumbre y riesgo. Estos resultados se utilizan para apoyar la toma de decisiones técnicas, los debates con las partes interesadas y las evaluaciones de financiabilidad en contextos en los que los enfoques de modelización simplificados son insuficientes.
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