La planta agrivoltaica de la Universitat Politècnica de Catalunya – BarcelonaTech (UPC), la primera integrada amb horticultura de regadiu a Catalunya, és un nou espai de generació de coneixement i d’innovació tecnològica aplicada al sector agroalimentari, desenvolupat en el marc del projecte europeu Symbiosyst: Create a Symbiosis where PV and agriculture can have a mutually beneficial relationship [2], finançat pel programa Horizon Europe. En el marc d’aquest projecte, impulsat per un consorci de 16 socis europeus entre els quals s’inclou la UPC, investigadors i investigadores de la Universitat desenvolupen eines tecnològiques per contribuir a la transició energètica del sector agrícola a Europa.

L’objectiu de la iniciativa és optimitzar l’ús del sòl per a l’agricultura i per a la generació d’energia solar en un mateix espai, el que es coneix com a agrivoltaica o agrifotovoltaica (Agri-PV). Els panells fotovoltaics situats per damunt dels cultius produeixen energia elèctrica alhora que modifiquen les condicions climàtiques sota les plaques en relació amb les condicions estàndards a l’aire lliure. En el projecte es valoren les noves condicions microclimàtiques de temperatura, humitat, llum sota els diferents panells solars i com aquestes afecten els cultius i en quin sentit. Cal identificar per a quins cultius i en quines configuracions d’agrivoltaica les condicions són més favorables creant una agricultura més competitiva, més sostenible i descarbonitzada i generant noves oportunitats per als agricultors.

En el marc d’aquest projecte s’estudien diverses solucions d’instal·lacions agrivoltaiques, tant per a camp obert com per a hivernacle, amb demostracions pilot en tres tipus de paisatge rural diferent per ubicació, clima, mida i tipus de cultius (vinya, fruiters i horta), així com en hivernacles tecnològics. Un d’aquests tres pilots és el que s’ha construït a l’Agròpolis, un espai de la UPC per a la recerca i la innovació en tecnologies aplicades al sector agroalimentari, ubicat a Viladecans, i vinculat al Campus del Baix Llobregat i a l’Escola d'Enginyeria Agroalimentària i de Biosistemes de Barcelona [3] (EEABB). Els altres dos pilots s’han instal·lat a Itàlia (amb fruiters i vinya) i als Països Baixos (amb hivernacles).

L’impacte de panells solars sobre el cultiu

A la planta agrivoltaica que s’ha instal·lat a l’Agròpolis de la UPC s’analitza, en condicions reals, l’impacte de l’agrivoltaica sobre la qualitat i la productivitat de cultius d’horta —fins al moment s’han iniciat els assajos de dos tipus de cultius d’horta a l’aire lliure: l’enciam i el bròquil. Concretament, s’investiga l’impacte que tenen sobre aquests cultius dos tipus de panells fotovoltaics, amb diferent densitat de cel·les fotovoltaiques i, per tant, diferent transparència a la llum. La instal·lació consta de 150 panells fotovoltaics solars amb una potència total de 50,25 kilowatts (kW) i amb capacitat per generar uns 400 kWh al dia, l’equivalent a cobrir el consum diari de 30 i 40 llars.

Les plaques solars estan disposades sobre 10 seguidors solars (dispositius mecànics que permeten orientar les plaques per optimitzar la intercepció dels raigs del sol), per seguir-ne el recorregut des de la sortida a l’est fins a la posta a l’oest. Aquest sistema garanteix un creixement del cultiu i, alhora, maximitza la producció d’energia. Cinc d’aquests seguidors estan equipats amb plaques solars amb un 5 % de transparència a la llum, mentre que els altres cinc utilitzen plaques amb un 40 % de transparència. El moviment de les plaques es controla mitjançant models matemàtics que tenen en compte les variables climàtiques del moment, les necessitats lumíniques del cultiu i els models de creixement vegetal.  

D’altra banda, la zona de cultiu està equipada amb sensors aeris —que mesuren les variables climàtiques— i sensors de sòl, que registren la humitat i la temperatura. A més, s’utilitzen imatges hiperespectrals per monitorar, a través d’un robot mòbil, el creixement del cultiu, fet que permet obtenir dades en temps real i geolocalitzades en els tres espais de l’assaig (dos sota plaques solars de diferent transparència i un a l’aire lliure). D’aquest conjunt de dades es desenvoluparà un bessó digital que facilitarà la presa de decisions immediates i a curt termini en la gestió dels panells solars, amb l’objectiu d’optimitzar la producció.

També s’estudia l’impacte dels dos tipus de panells sobre el desenvolupament, la fisiologia, el rendiment i la qualitat de les espècies hortícoles cultivades, com l’enciam, el bròquil o el tomàquet.

Els assajos d’estiu realitzats fins ara no han mostrat resultats concloents pel que fa a la producció agrícola, ni diferències significatives entre les diferents zones de cultiu en condicions estivals. Durant el període hivernal es preveu analitzar els mateixos paràmetres, tenint en compte que les condicions lumíniques i de temperatura poden ser factors més limitants per a determinats cultius d’horta.

Una instal·lació de referència

Aquest projecte pot suposar un avenç en la recerca i la transferència multidisciplinària de coneixement en sector de l’horta. En paraules del professor de l’Escola Superior d’Enginyeries Industrial, Aeroespacial i Audiovisual de Terrassa [4] (ESEIAAT) de la UPC Marcel Macarulla [5] i coordinador del projecte Symbiosyst a la UPC: “És una instal·lació de referència i els resultats que s’obtinguin seran determinants per valorar la conveniència o no de la pràctica agrivoltaica com una tecnologia per avançar cap a sistemes productius mixtos (energia i aliments) i definir protocols d’actuació. També donarà més eines per definir polítiques, normatives i ajuts per a les instal·lacions agrivoltaiques en base a dades”.

La professora Anna Gras [6], de l'EEABB i delegada del rector per Agrotech-UPC, afirma que “la instal·lació de plantes agrivoltaiques obre la porta al fet que agricultors puguin participar dels beneficis de la producció d’energia, tant sigui per autoconsum en les seves instal·lacions com del mercat d’energia. Això pot contribuir a la sostenibilitat econòmica de les explotacions i a l’equilibri territorial”.

Participació de quatre equips de recerca de la UPC

En el projecte hi participen diferents grups i centres de recerca, sota el paraigua del Centre de Recerca Agrotech-UPC. El Grup de Recerca i Innovació de la Construcció (GRIC) [7] ha dissenyat les estructures de suport de panells solars més sostenibles. També analitza els diferents sistemes proposats i models de negoci que permetin la implantació de la planta en diferents entorns, com ara en camps de cultiu, hivernacles o hivernacles integrats en edificis, en zones periurbanes o més aïllades, i la possibilitat d’interconnectar-ho amb el mercat elèctric.

El Centre de Disseny d’Equips Industrials (CDEI)  [8]ha desenvolupat un robot autònom mòbil, capaç de moure’s de forma omnidireccional en l’entorn agrícola i equipat amb sensors de diferents tipus, que envien dades en temps real a un sistema de presa de decisions. Els sensors mesuren la temperatura exterior, la radiació solar, la humitat relativa i la humitat i la temperatura del sòl. Les dades que es recullen serveixen per ajustar variables com l’angle de les plaques solars, de cara a optimitzar el compromís entre producció del cultiu i generació d’energia. Aquesta solució representa un menor impacte ambiental, en basar-se en un únic sistema robòtic sensoritzat, en lloc d'instal·lar una xarxa de sensors estesa per tot el terreny.

Per la seva banda, l’Intelligent Data Science and Artificial Intelligence Research Center (IDEAI) [9] dona suport al desenvolupament d’un bessó digital del sistema agrivoltaic, que permeti avaluar les diferents solucions. Això permetrà fer un control compartit entre els beneficis energètics i els beneficis agrícoles, i poder adaptar les necessitats hídriques i de llum dels cultius amb la capacitat de producció d’energia de la planta fotovoltaica.

El Departament d’Enginyeria Agroalimentària i Biotecnologia [10], vinculat a l'EEABB, analitza l’efecte de la instal·lació agrivoltaica sobre la producció i la qualitat dels diversos cultius d’horta a l’aire lliure i ha contribuït a definir els paràmetres de la instal·lació fotovoltaica per optimitzar alhora la producció agrícola i la generació d’energia.

El consorci interdisciplinari del projecte Symbiosyst està coordinat pel centre de recerca Eurac Research (Itàlia) i en formen part, a més de la UPC, centres de recerca i entitats de Bèlgica, Països Baixos i el Regne Unit. La iniciativa també compta amb fons de l’Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca (AGAUR) a través del projecte WEF4Build: Boosting climate resilience through water-energy-food nexus based solutions, per complementar l’equip de monitoratge.

Acte inaugural de la planta

L’acte d’inauguració de la planta agrivoltaica, el 24 d’octubre, ha reunit representants del sector productiu, empreses, emprenedors, l'administració i de centres de recerca.

Hi han intervingut el conseller d’Agricultura, Ramaderia, Pesca i Alimentació de la Generalitat de Catalunya, Òscar Ordeig; el rector de la UPC, Francesc Torres; l’alcaldessa de Viladecans, Olga Morales; la delegada del rector per Agrotech-UPC, Anna Gras, i l’investigador del Grup de Recerca i Innovació en la Construcció (GRIC-UPC) i responsable del projecte Symbiosyst per part de la UPC Marcel Macarulla.