El pasado mes de marzo la Agencia Internacional de la Energía publico el informe IEA PVPS Task 13: “Dual Land Use for Agriculture and Solar Power Production: Overview and Performance of Agrivoltaic Systems” (2025).
Teniendo en cuenta de la importancia y la evolución futura de la Agrivoltaica, es importante analizar este informe y exponer los aspectos más importantes de él. Por ello en los siguientes párrafos intento desgranar lo más importante del estudio PVPS de la IEA sobre el uso dual de la tierra. Porque el recurso más valioso es el que nos da de comer y nos ilumina cada día, por ello, tenemos que apoyar al sector primario en su transición hacia un nuevo estadio: el sector que nos generara la alimentación y la energía en muy breve tiempo.
Introducción: Un Reto Global, Una Solución Innovadora
El mundo enfrenta una encrucijada sin precedentes: alimentar a una población que alcanzará los 9.800 millones de personas en 2050 y, al mismo tiempo, descarbonizar el sector energético para frenar el cambio climático. La expansión de la energía solar fotovoltaica (FV) es clave en este proceso, pero su crecimiento plantea un dilema: la competencia por el uso de la tierra entre la producción de alimentos y la generación de energía.
En este contexto, el concepto de agrivoltaica (o agrofotovoltaica) surge como una solución innovadora, permitiendo la coexistencia de cultivos agrícolas y paneles solares en la misma superficie. El reciente informe de la Agencia Internacional de Energía (IEA PVPS Task 13) ofrece la visión más completa hasta la fecha sobre el estado, desafíos y oportunidades de esta tecnología disruptiva.
¿Qué es la Agrivoltaica?
La agrivoltaica consiste en la colocación simultánea de sistemas fotovoltaicos y actividades agrícolas sobre la misma parcela de tierra. Esta integración busca maximizar la eficiencia del uso del suelo, permitiendo que la producción de alimentos y electricidad no sean actividades excluyentes, sino complementarias.
Terminología y Clasificación
– Términos equivalentes: “agrivoltaica”, “agrofotovoltaica”, “solar sharing” (compartición solar, muy usado en Japón).
– Tipos de sistemas:
o Sistemas abiertos: Paneles elevados sobre cultivos (overhead), o interespaciados
a nivel de suelo permitiendo actividades agrícolas entre filas.
o Sistemas cerrados: Invernaderos fotovoltaicos.
– Aplicaciones agrícolas: Desde cultivos de alto valor (hortalizas, frutales) hasta pastizales para ganado y medidas de conservación de biodiversidad.
Definiciones legales
La definición de qué constituye un sistema agrivoltaico varía según el país. Algunos, como Japón, Francia y Alemania, exigen un rendimiento agrícola mínimo para considerar un proyecto como agrivoltaico, mientras que otros adoptan definiciones más amplias que
incluyen actividades no productivas como la mejora de la biodiversidad.
Instalación a gran escala en China con un espacio moderadamente mayor en comparación con GMPV, © Fraunhofer ISE
Panorama Global: De Idea Visionaria a Realidad Comercial
El concepto fue propuesto en 1981, pero su despegue real comenzó en la última década. En 2012 había apenas 5 MWp de capacidad instalada; para 2021, la cifra superaba los 14
GWp, impulsada por políticas públicas y subsidios en países pioneros como Japón, China, Francia, Estados Unidos, Alemania e Italia.
Modelos de desarrollo
– Japón: Más de 4.000 pequeñas instalaciones sobre horticultura y cultivos de campo,
con paneles finos y homogéneos.
– Estados Unidos: Grandes sistemas interespaciados en pastizales, pensados para
pastoreo y polinizadores, con diseños similares a los parques solares convencionales.
– Europa: Diversidad de aplicaciones, desde viñedos en Francia hasta explotaciones de
manzanas en Alemania, con incentivos y regulaciones específicas.
Factores de éxito
– Apoyo gubernamental: Feed-in tariffs, incentivos fiscales, normativas específicas.
– Colaboración intersectorial: Agricultura, energía y políticas públicas trabajando de la mano.
– Aceptación social: Participación de comunidades y agricultores desde etapas
tempranas.
Agrivoltaica en la viticultura francesa; © Sun’Agri
Aspectos Técnicos: Diseño, Modelado y Simulación
La clave del éxito agrivoltaico reside en el equilibrio entre la producción agrícola y la generación de energía. El diseño debe adaptarse a las necesidades de los cultivos (luz, agua, espacio para maquinaria) y a la maximización del rendimiento energético.
Parámetros de diseño
– Ground Cover Ratio (GCR): Proporción del suelo cubierta por los paneles.
– Altura libre: Debe permitir el paso de maquinaria y el crecimiento de cultivos.
– Orientación e inclinación: Incide en la distribución de la luz y el rendimiento tanto agrícola como eléctrico.
– Tecnología de módulos: Desde bifaciales hasta semitransparentes, según el tipo de
cultivo y valor agregado.
Modelización y simulación
El informe destaca la necesidad de herramientas integradas que permitan simular, de forma conjunta, el rendimiento agrícola y energético bajo diferentes configuraciones y condiciones climáticas. Actualmente, existen plataformas que modelan irradiancia, microclima y crecimiento de cultivos, pero la integración total sigue siendo un reto de investigación.
Impacto microclimático
Los paneles solares modifican el microclima local: reducen la temperatura del suelo,
disminuyen la evapotranspiración y pueden proteger los cultivos frente a eventos climáticos extremos. Sin embargo, también pueden generar zonas de sombra excesiva si el diseño no es adecuado.
Monitoreo, Operación y Mantenimiento: Nuevos Desafíos
El monitoreo en sistemas agrivoltaicos es mucho más complejo que en instalaciones solares convencionales. Es necesario registrar:
– Parámetros de radiación solar y microclima (temperatura, humedad, viento).
– Estado del suelo (humedad, nutrientes, pH).
– Indicadores de crecimiento y rendimiento de los cultivos.
– Rendimiento eléctrico y estado de los módulos.
Operación y mantenimiento (O&M)
– Soiling: La proximidad a la actividad agrícola incrementa la suciedad sobre los paneles, afectando la producción eléctrica. Es esencial implementar planes de limpieza y prevención, como recubrimientos antiadherentes y ángulos de inclinación óptimos.
– Gestión de vegetación: El pastoreo controlado o la rotación de cultivos ayudan a mantener el suelo cubierto y evitar la erosión.
– Innovación tecnológica: Se están desarrollando robots de limpieza, sistemas de riego integrados y maquinaria agrícola adaptada a la infraestructura solar.
Cultivo de manzanas en Alemania, © Fraunhofer ISE
Marco Legal y Socioeconómico: Diversidad y Complejidad
El desarrollo agrivoltaico está condicionado por marcos regulatorios muy dispares:
Ejemplos internacionales
– Japón: Feed-in tariffs condicionados al mantenimiento de la productividad agrícola. El proceso de permisos varía localmente y puede demorar de 3 meses a 3 años.
– Francia: Legislación estricta que limita la reducción de producción agrícola al 10% y exige reversibilidad de las instalaciones. El área no cultivable por los paneles no debe superar el 10% del total.
– Estados Unidos: Marco fragmentado; los incentivos y regulaciones dependen de cada estado y municipio. Programas como SMART en Massachusetts ofrecen tarifas preferenciales a proyectos que cumplen requisitos agrivoltaicos.
– Alemania: Normativa DIN SPEC 91434, con requisitos de uso agrícola principal y rendimientos mínimos del 66% respecto a un área de control.
– Italia: Directrices recientes distinguen entre “agrivoltaica básica” y “avanzada”, con incentivos y procedimientos de permisos acelerados.
Aceptación social y participación
El éxito de la agrivoltaica depende de la implicación de todos los actores: agricultores, desarrolladores, comunidades y autoridades. Encuestas en Alemania muestran que más del 70% de los agricultores están dispuestos a adoptar esta tecnología, motivados principalmente por la diversificación de ingresos y la sostenibilidad a largo plazo de sus explotaciones. Sin embargo, la burocracia y la incertidumbre regulatoria siguen siendo barreras importantes.
Rentabilidad y modelos de negocio
La rentabilidad y los modelos de negocio en sistemas agrivoltaicos son aspectos clave para su adopción y expansión. Estos proyectos combinan ingresos agrícolas y energéticos, pero su viabilidad depende de múltiples factores económicos, técnicos y regulatorios. A continuación, se profundiza en los elementos más relevantes.
1. Estructura de Ingresos: Doble Fuente de Rentabilidad
– Venta de electricidad: La generación fotovoltaica suele ser la principal fuente de ingresos, respaldada por contratos de compra de energía (PPA) o tarifas reguladas, que garantizan precios estables durante 15-20 años en muchos países europeos y asiáticos.
– Producción agrícola: El rendimiento de los cultivos puede mantenerse o incluso mejorar bajo ciertas condiciones agrivoltaicas, especialmente en cultivos sensibles al estrés hídrico o térmico. En algunos casos, la sombra de los paneles reduce la necesidad de riego y mejora la calidad del producto.
– Servicios ambientales: Algunos modelos incluyen ingresos adicionales por servicios ecosistémicos, como la conservación de la biodiversidad o la reducción de la erosión.
2. Principales Modelos de Negocio
Agrivoltaica con ovejas pastando en EE.UU., © Lindsay France, Cornell University
3. Costes y Factores de Rentabilidad
– CAPEX (Inversión inicial): Superior al de parques solares convencionales debido a estructuras elevadas, tecnologías especializadas y adaptación agrícola. Ejemplo: proyectos con pastoreo ovino presentan un CAPEX de unos 850.000 €/MW, un 9% menor que los de ganado vacuno por menores exigencias estructurales.
– OPEX (Operación y mantenimiento): Puede reducirse mediante integración de actividades agrícolas (pastoreo, cultivos de cobertura), pero requiere coordinación y monitoreo más complejos.
– LCOE (Costo nivelado de la electricidad): Suele ser algo mayor que en instalaciones convencionales, pero se compensa con ingresos agrícolas y, en algunos casos, incentivos públicos.
4. Rentabilidad: Indicadores y Ejemplos
– ROI (Retorno de la inversión): Estudios recientes muestran retornos del 16% al 43% en modelos de pastoreo ovino, superiores a los de la agricultura tradicional y comparables a proyectos solares estándar.
– Payback: El periodo de recuperación puede variar entre 7 y 15 años según el contexto, el tipo de cultivo y los incentivos disponibles.
– Comparación con alternativas: En muchos casos, la rentabilidad anual por hectárea puede duplicarse respecto a la agricultura convencional, especialmente en regiones con altos precios de la electricidad y cultivos de alto valor.
5. Factores Clave para la Viabilidad Económica
– Diseño y densidad de paneles: Un equilibrio adecuado entre producción eléctrica y agrícola es esencial. Mayor densidad de paneles incrementa la generación, pero puede reducir el rendimiento agrícola.
– Selección de cultivos y ganado: Los cultivos de alto valor y el pastoreo ovino suelen ser los más rentables bajo paneles solares.
– Incentivos y políticas públicas: Subsidios, tarifas preferenciales y marcos regulatorios claros mejoran la rentabilidad y reducen el riesgo para inversores y agricultores.
– Participación y acuerdos contractuales: La transparencia en los acuerdos y la participación activa de los agricultores son determinantes para el éxito y la aceptación social del modelo.
6. Riesgos y Oportunidades
– Diversificación de ingresos: La combinación de agricultura y energía reduce la exposición a la volatilidad de los mercados agrícolas y energéticos.
– Resiliencia climática: Los sistemas agrivoltaicos pueden proteger cultivos de eventos extremos, reduciendo pérdidas y costes de seguros.
– Desafíos: Barreras regulatorias, necesidad de inversión inicial, complejidad técnica y coordinación entre actores siguen siendo retos importantes para la expansión del modelo.
7. Resumen de Beneficios y Limitaciones
8. Tendencias y Futuro
– Innovación en modelos de negocio: Se observa una tendencia hacia alianzas flexibles entre agricultores, empresas solares y comunidades locales, adaptando el modelo a las características de cada región.
– Estandarización y escalabilidad: El desarrollo de marcos regulatorios y tecnológicos más estandarizados permitirá reducir costes y facilitar la financiación de proyectos a gran escala.
– Nuevos servicios y mercados: Los servicios ambientales, la producción de alimentos de calidad diferenciada y la integración con redes inteligentes abren nuevas oportunidades de negocio en el sector agrivoltaico.
En conclusión, la rentabilidad de los sistemas agrivoltaicos depende de un diseño adecuado, la selección de modelos de negocio adaptados al contexto y el aprovechamiento de incentivos y sinergias entre energía y agricultura. La tendencia global apunta a una expansión acelerada de estos modelos, con potencial para transformar la economía rural y contribuir a la transición energética y la seguridad alimentaria.
(a) Sistema agrivoltaico aéreo con módulos fijos. (b) Sistema agrivoltaico interespacial con módulos fijos y ovejas pastando. Ilustraciones de Biró-Varga et al.
Indicadores Clave de Desempeño (KPIs)
El informe propone una batería de indicadores para evaluar proyectos agrivoltaicos:
– Rendimiento eléctrico: Ratio de rendimiento, producción específica, energía por superficie.
– Rendimiento agrícola: Biomasa fresca/seca por superficie, índice de productividad del suelo.
– Eficiencia del uso del agua: Relación entre biomasa producida y agua consumida.
– Rentabilidad financiera: Retorno anual, ROI, valor presente neto.
– Eficiencia del uso de la tierra: Land Equivalent Ratio (LER), que compara la producción conjunta con la que se obtendría usando el suelo de forma separada.
Los Indicadores Clave de Desempeño (KPI) son esenciales para evaluar, comparar y optimizar sistemas agrivoltaicos, ya que permiten cuantificar tanto el rendimiento agrícola como el energético, así como la eficiencia en el uso de recursos y la viabilidad económica. A continuación, se amplía el apartado dedicado a los KPI, profundizando en su clasificación, significado y aplicación práctica.
Cada categoría de KPIs permite analizar diferentes dimensiones del desempeño de un sistema agrivoltaico.
1. KPI de Rendimiento
a) Rendimiento Eléctrico
o Producción específica (kWh/kWp): Energía generada por unidad de potencia instalada.
o Producción eléctrica por superficie (kWh/ha): Energía anual generada por hectárea.
o Performance Ratio (PR): Relación entre la producción real y la teórica del sistema fotovoltaico.
b) Rendimiento Agrícola
o Rendimiento agrícola por superficie (kg/ha): Biomasa fresca o seca obtenida por hectárea.
o Índices de calidad: Parámetros como sabor, color, contenido de azúcares, proteína, etc., que pueden verse afectados por el microclima bajo los paneles.
o Índices indirectos: Crecimiento vegetativo, peso de planta, floración, etc., útiles para seguimiento antes de la cosecha.
c) Indicadores ambientales
o Productividad del agua (WP): Relación entre biomasa producida y agua consumida (kg/m³).
o Eficiencia en el uso del agua (WUE): Biomasa obtenida por volumen total de agua aplicada (lluvia + riego).
2. KPI de Costes y Rentabilidad
– Coste nivelado de la electricidad (LCOE): Costo promedio de generación eléctrica durante la vida útil del sistema.
– Valor presente neto (NPV): Diferencia entre ingresos y egresos descontados a valor presente.
– Retorno de la inversión (ROI): Relación entre el beneficio neto y la inversión total.
– CAPEX y OPEX: Costes de inversión inicial y de operación/mantenimiento, respectivamente.
Estos indicadores permiten comparar la viabilidad económica de diferentes configuraciones y evaluar el impacto de la integración agrícola en los costes totales.
3. KPI de Diseño y Uso de la Tierra
a) Ground Cover Ratio (GCR)
o Definición: Proporción de la superficie cubierta por módulos fotovoltaicos respecto al total del sistema.
o Implicación: Un GCR alto maximiza la producción eléctrica, pero puede reducir la agrícola; el equilibrio depende del objetivo del proyecto.
b) Land Equivalent Ratio (LER)
o Definición: Suma de los rendimientos relativos agrícola y eléctrico respecto a cultivos y FV convencionales.
o Interpretación: Un LER > 1 indica que el uso dual de la tierra es más eficiente que el uso separado. Por ejemplo, un LER de 1,4 implica que 1 ha de agrivoltaica rinde lo mismo que 1,4 ha de uso separado.
c) Land Productivity Factor (LPF)
o Descripción: Considera la suma de los rendimientos relativos de energía y de radiación fotosintéticamente activa (PAR) que llega al cultivo.
4. KPI Integrados y Evaluación Global
La tendencia actual es emplear plataformas integradas de simulación y monitoreo que permitan evaluar simultáneamente los KPI agrícolas, energéticos y ambientales, facilitando la optimización multiobjetivo del diseño y la operación del sistema. Además, se recomienda comparar siempre los resultados con parcelas de referencia (sin paneles) para asegurar la validez de los indicadores.
5. Importancia de los KPI en la Toma de Decisiones
– Diseño óptimo: Permiten ajustar la configuración (altura, orientación, densidad de paneles) para maximizar la sinergia entre producción agrícola y energética.
– Seguimiento y mejora continua: El monitoreo de KPI a lo largo del ciclo productivo ayuda a identificar cuellos de botella y oportunidades de mejora.
– Comparabilidad y benchmarking: Facilitan la comparación entre proyectos, regiones y tecnologías, contribuyendo a la estandarización y difusión de buenas prácticas.
6. Ejemplo de Tabla de KPI
En resumen, los KPI en agrivoltaica son herramientas fundamentales para evaluar el éxito de los sistemas duales, guiar el diseño, monitorear el desempeño y fundamentar la toma de decisiones de inversión y operación, siempre considerando el contexto local y los objetivos específicos del proyecto.
Ovejas pastando entre filas de módulos fotovoltaicos. Lindsay France/Universidad de Cornell
Retos y Oportunidades Futuras
Retos
– Falta de estandarización: Definiciones legales y técnicas aún en evolución.
– Complejidad regulatoria: Necesidad de marcos claros y flexibles que impulsen la innovación sin sacrificar la integridad agrícola.
– Desarrollo tecnológico: Necesidad de herramientas de modelado integradas y soluciones de O&M adaptadas.
– Aceptación social: Importancia de la participación comunitaria y la transparencia en la toma de decisiones.
Oportunidades
– Expansión acelerada: Impulsada por políticas climáticas, presión sobre el uso del suelo y avances tecnológicos.
– Estandarización y personalización: Emergerán diseños estándar, pero la adaptación local seguirá siendo clave.
– Modelos de negocio innovadores: Alianzas entre productores, operadores solares y comunidades.
– Investigación interdisciplinar: Integración de agronomía, ingeniería, economía y ciencias sociales.
Conclusiones: Un Camino Prometedor hacia la Sostenibilidad
La agrivoltaica representa una de las respuestas más prometedoras a los grandes retos del siglo XXI: cómo alimentar a la humanidad y, a la vez, abastecerla de energía limpia sin agotar los recursos naturales ni sacrificar la productividad agrícola.
El informe de la IEA PVPS Task 13 destaca que, aunque la tecnología está aún en fase de maduración, su potencial para transformar el uso de la tierra es enorme. El éxito dependerá
de la colaboración entre sectores, la creación de marcos normativos adecuados, la innovación tecnológica y, sobre todo, la implicación activa de los agricultores y las comunidades rurales.
En palabras del propio informe: “La agrivoltaica ofrece un camino hacia sistemas energéticos y agrícolas más sostenibles y resilientes, capaces de afrontar los desafíos del cambio climático y la seguridad alimentaria global”.
Autor: Marcos Carbonell Alemany
