Las plantas sólo utilizan las ondas de luz de una parte del espectro para la fotosíntesis; el resto puede recuperarse y utilizarse para generar energía solar. Esa es la idea que subyace en los módulos solares desarrollados por la empresa Voltiris de la EPFL. Tras los buenos resultados preliminares, se ha instalado recientemente una nueva instalación piloto en los Grisones.
En Suiza, el cultivo de tomates, pepinos, pimientos y otras hortalizas que requieren mucha luz y calor requieren de invernaderos, pero su funcionamiento consume una enorme cantidad de energía.
Los agricultores tienen que equilibrar cuidadosamente el rendimiento de las cosechas y la economía con la preocupación por el medio ambiente.
Calentar un invernadero de 5 hectáreas cuesta más de 1,5 millones de francos al año. Y un invernadero de ese tamaño emite aproximadamente la misma cantidad de CO2 al año que 2.000 personas.
Nicolas Weber, director general de Voltiris.
La Federación Suiza de Productores de Frutas y Hortalizas, que cultiva varios miles de hectáreas en todo el país, se ha fijado el objetivo de eliminar toda la energía basada en combustibles fósiles de sus procesos agrícolas para 2040.
Sistema de Voltiris.
El sistema desarrollado por Voltiris puede contribuir en gran medida a alcanzar ese objetivo. Su tecnología se basa en el hecho de que las plantas no utilizan todas las ondas contenidas en la luz solar; las restantes pueden concentrarse en células fotovoltaicas para generar energía solar.
El sistema de Voltiris es ligero y está diseñado para seguir el movimiento del sol a través del cielo, y cuenta con un rendimiento diario equivalente al de los paneles solares convencionales. Las primeras hortalizas cultivadas con el sistema de Voltiris se cosecharon este verano mediante pruebas piloto realizadas en dos invernaderos, en los cantones de Valais y Graubünden.
La luz solar es esencial para los cultivos, ya que las plantas la necesitan no sólo para la fotosíntesis, sino también para el fototropismo (lo que hace que las plantas crezcan en la dirección de la luz) y el fotoperiodismo (cómo reaccionan los organismos a los cambios estacionales de la duración del día).
Pero las plantas son selectivas en cuanto a las partes del espectro que utilizan, y dependen de la luz roja y azul. Por eso, los filtros de Voltiris dejan pasar estas longitudes de onda y dirigen las demás (verde e infrarrojo cercano) hacia las células fotovoltaicas, donde se convierten en energía solar. Además, el sistema genera esta energía renovable sin reducir el rendimiento de los cultivos, ya que las plantas siguen recibiendo toda la luz solar que necesitan.
El sistema consta de espejos dicroicos, que muestran una coloración diferente según las condiciones de observación. El color del cristal, que recuerda al revestimiento antideslumbrante de las gafas, da a los espejos un aspecto casi decorativo, ya que cambian de color en función de la luz que los atraviesa.
Dos inventos patentados son los que hacen que el sistema de Voltiris sea único y pueda funcionar tan bien. El primero es un sistema óptico optimizado que concentra eficazmente la luz del sol, y el segundo es un dispositivo de seguimiento solar diseñado para su uso bajo el tejado, que amplía en un 40% el tiempo que el sistema puede producir energía solar.
Gracias a estos avances, el sistema puede alcanzar rendimientos similares a los de los paneles fotovoltaicos convencionales pero con sólo la mitad de ondas de luz, es decir, luz verde e infrarroja cercana.
Tenemos previsto aplicar distintos tratamientos al vidrio reflectante en función de las necesidades de determinados cultivos, para mejorar aún más los rendimientos. La instalación encaja en el espacio vacío entre el techo del invernadero y la parte superior de las plantas.
Nicolas Weber.
Satisfacer el 60-100% de las necesidades energéticas de un invernadero.
Las pruebas piloto del nuevo sistema han demostrado que deberían ser capaces de reducir las emisiones de CO2 de los invernaderos a la mitad, a la vez que proporcionan entre el 60% y el 100% de sus necesidades energéticas en función del sistema de calefacción instalado.
Las emisiones no se reducen a cero porque nuestro sistema empezará a sustituir a la electricidad, que suele ser más «limpia» que el gas. Esto se traduce en un beneficio medioambiental, pero también financiero, una vez que se haya recuperado el coste del sistema, lo que debería tardar entre cuatro y siete años.
Nicolas Weber.
La innovación de Voltiris llega en un momento oportuno, ya que el gobierno federal suizo ha puesto en marcha en los últimos años incentivos para animar a los operadores de invernaderos a reducir su dependencia de los combustibles fósiles para la calefacción. Estos incentivos incluyen subvenciones para sistemas de energía limpia. Pero las alternativas existentes, como la madera, el biocombustible y la energía geotérmica, probablemente no serán suficientes. Por ello, la tecnología desarrollada por Voltiris promete ser una solución atractiva.
La empresa tiene previsto realizar más pruebas piloto en los Países Bajos y Ginebra antes de introducir su producto en el mercado en el segundo semestre de 2023.
Vía epfl.ch
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