Los campos, invernaderos y huertos se dedican a la agricultura, y las células solares (fotovoltaicas) necesitan su propio terreno para producir electricidad a partir del sol. Se pensaba que ambas cosas no podían mezclarse.
Ahora, una fructífera colaboración interdisciplinar entre el Prof. Haim Rabinowitch, de la Facultad Smith de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, y el Prof. Lioz Etgar, del Instituto de Química de la Universidad Hebrea de Jerusalén (HU), ha dado lugar a un prototipo de nueva célula solar cuya eficiencia ha sido probada tecnológicamente y cuyo rendimiento está llamado a cambiar radicalmente las reglas del juego en lo que respecta a la energía solar y la producción agrícola.
Esta innovadora célula solar está diseñada para cubrir completamente zonas agrícolas como invernaderos, huertos y campos y masas de agua, generando simultáneamente electricidad verde y producción agrícola, sin interrumpir los hábitats naturales bajo los paneles fotovoltaicos, sin consumir recursos naturales y sin dañar el medio ambiente.
¿Puede esto ayudar a reducir el precio de la energía en Israel?
Según el equipo, esta innovación reducirá en un 75% el coste de la energía por kWh en Israel. De hecho, creen que cubrir la mitad de los invernaderos de Israel con estas nuevas células hará que la producción de electricidad verde supere el objetivo nacional de Israel para 2050.
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Las nuevas células solares se basan en cristales de perovskita, que es un mineral de óxido de titanio y calcio compuesto de titanato de calcio que se descubrió por primera vez en 1839 y es relativamente fácil de procesar con materiales baratos y fáciles de obtener.
Una sustitución química hace que las células solares sean transparentes a la zona más eficaz del espectro luminoso que impulsa la fotosíntesis, mientras que gran parte del resto de la energía luminosa se transforma en electricidad.
“Desde hace años, es obvio que la mayor parte de la energía luminosa de los invernaderos agrícolas se desperdicia, ya que las plantas sólo utilizan una fracción de la energía de la luz solar, mientras que el resto se irradia a la atmósfera. En los invernaderos, se convierte en energía calorífica, de la que los cultivadores necesitan deshacerse durante la mayor parte de los meses del año”, explica Etgar. “Nuestra solución maximiza la producción de electricidad solar en terrenos agrícolas hasta en un 300%”.
Se espera que las nuevas células tengan unos costes de producción muy inferiores a los de las células fotovoltaicas basadas en silicio, y también mejorarán notablemente las condiciones de cultivo en invernaderos al reducir el calor, disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero y la evapotranspiración, ahorrar agua y proteger los cultivos de los daños meteorológicos, además de ofrecer una protección parcial contra plagas y enfermedades.
Todas las tecnologías existentes para la generación de energía verde en terrenos agrícolas emplean células fotovoltaicas basadas en silicio que son totalmente opacas o sólo parcialmente transparentes a la mayor parte del espectro luminoso o colocadas en conjuntos alternativos. El resultado es una menor eficiencia en la generación de energía y, concomitantemente, una menor producción agrícola.
“Este nuevo desarrollo, que puede instalarse sobre cualquier terreno agrícola y cualquier masa de agua, permitirá sustituir totalmente los tejados de la mayoría de los invernaderos agrícolas, reducir los niveles de calor y evapotranspiración en huertos y campos, y el deterioro de muchos ecosistemas marinos de agua dulce y costeros en los que se instalen balsas o islas de células solares”, añadió Rabinowitch.
Los cálculos basados en datos actuales indican que el uso de estas nuevas células reducirá el precio de la energía por kWh en Israel en un 75%, lo que disminuirá los costes agrícolas y aumentará los ingresos y la rentabilidad de la agricultura. Se trata nada menos que de una revolución, declararon. “Israel tiene en total unos 90.000 dunams (9.000 hectáreas) de invernaderos. Cubrir la mitad de los tejados de los invernaderos con las nuevas células solares proporcionará una cantidad de electricidad verde que permitirá a Israel superar sus objetivos nacionales de producción de electricidad verde y reducción de emisiones de carbono para 2050. Para dar una mayor idea del potencial económico de este desarrollo, solo la cuenca mediterránea alberga alrededor de dos millones de dunams (200.000 hectáreas) de invernaderos”.
Un estudio publicado en 2018 en Global Food Security mostró que el valor del cultivo de hortalizas constituye alrededor del 30% del valor global de todos los cultivos combinados, lo que suma unos 1,85 billones de dólares. El proceso de fotosíntesis con el que se cultivan todos los cultivos utiliza alrededor del 10% de la energía lumínica total disponible procedente del sol. Así pues, era sólo cuestión de tiempo que una investigación creativa e innovadora diera con una solución mucho más eficaz para la producción combinada de electricidad y productos agrícolas, utilizando el 90% restante de la energía solar que no se emplea en la fotosíntesis.
La idea desarrollada por Rabinowitch y Etgar y sus colegas investigadores fue evaluada por la Autoridad de Innovación de Israel, que concedió una generosa subvención de investigación. Los resultados probados de esta investigación fueron promovidos por Yissum, la empresa de transferencia de tecnología de la HU, y constituyeron la base de la asociación con la iniciativa Flor Solar Roja, dirigida por el Dr. Shai Danziger e Ilan Sharon. El exitoso proyecto de investigación para desarrollar las células solares, junto con la asociación Yissum-Red Solar Flower, fueron reconocidos recientemente con la concesión del primer puesto en el Energy Tech Challenge, dirigido por la empresa Digital SolarEdge, como parte del Premio a las Soluciones Climáticas organizado por Start-Up Nation Central.