Análisis tecnoeconómico de sistemas agrovoltaicos en Colombia: caso Taminango, Nariño

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RESUMEN: El crecimiento acelerado de la población mundial ejerce presión sobre los recursos naturales, generando escasez y afectando la calidad de vida de las comunidades y los ecosistemas. De acuerdo con lo establecido por la ONU en el planteamiento de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), la seguridad alimentaria y el acceso a una energía limpia, segura y asequible son dos de los focos en los que los países deberán trabajar para cumplir las metas de cobertura trazadas para el año 2030. Sin embargo, a medida que se avanza en el proceso de transición energética y se sustituyen las fuentes de generación basadas en el uso de combustibles fósiles por fuentes sostenibles, el uso del suelo se ha convertido en un punto de conflicto para la expansión de las tierras de cultivo. Para brindar una solución a esta problemática, en el año 2011 surgió el concepto de sistemas agrovoltaicos (APV), los cuales permiten hacer un uso combinado del suelo para generación de energía eléctrica a través del uso de paneles solares y, producción de alimento con la siembra de cultivos bajo los módulos fotovoltaicos. Este tipo de sistemas representarían para Colombia una oportunidad para aumentar la cobertura de energía eléctrica en las zonas rurales, a la vez que se reducen las cifras de personas que viven en inseguridad alimentaria. En el presente trabajo, la empresa Evolti S.A.S realiza el análisis de la viabilidad técnica y económica para la conversión de la mini granja solar NAOS 1 ubicada en el municipio de Taminango, Nariño en un sistema agrovoltaico que permita la optimización en el uso del suelo, combinando la generación de energía eléctrica a partir de una fuente renovable con el cultivo de productos que permitan aumentar los ingresos mediante la venta de la cosecha. La identificación del potencial de la zona de estudio para el establecimiento de este tipo de sistemas se realizó teniendo en cuenta variables agrícolas, sociales, climatológicas y topográficas. Posteriormente, se identificaron los cultivos representativos a partir de los resultados de las Encuestas Municipales Agropecuarias (EVA) para el año 2023, y se implementó una evaluación multicriterio considerando las variables necesarias para un cultivo dentro de un sistema agrovoltaico que incluyen la tolerancia a la sombra, el requerimiento hídrico, la altura en etapa de cosecha y el requerimiento de maquinaria para su manejo. Los rendimientos del sistema fotovoltaico se obtuvieron a partir simulaciones usando el software PVsyst, teniendo como parámetros de entrada la latitud y longitud de la ubicación del proyecto NAOS 1, la orientación del arreglo de paneles, el albedo del suelo, la temperatura máxima esperada en la celda solar y el índice de cobertura del suelo (GCR por sus siglas en inglés). Los resultados permitieron evidenciar que la instalación de cultivos aumenta la eficiencia en la generación de energía lo cual incrementa a su vez la rentabilidad del proyecto. Los indicadores económicos del sistema APV calculados a partir del modelo financiero (TIR y VPN) demuestran que la conversión del sistema fotovoltaico en un sistema agrovoltaico aumentaría las rentabilidades tanto para la empresa Evolti S.A.S como para sus inversionistas.

ABSTRACT: The accelerated growth of the world's population puts pressure on natural resources, generating scarcity and affecting the quality of life of communities and ecosystems. According to the UN's Sustainable Development Goals (SDGs), food security and access to clean, safe and affordable energy are two of the areas on which countries must work to meet the coverage targets set for 2030. However, as the energy transition process progresses and fossil fuel-based generation sources are replaced by sustainable sources, land use has become a point of conflict for the expansion of cropland. To provide a solution to this problem, in 2011 the concept of agrivoltaic systems (APV) emerged, which allows a combined use of land for electricity generation using solar panels and food production with the planting of crops under the photovoltaic modules. This type of systems would represent an opportunity for Colombia to increase the coverage of electric energy in rural areas, while reducing the number of people living in food insecurity. In this work, the company Evolti S.A.S. analyzes the technical and economic feasibility of converting the mini solar farm NAOS 1 located in the municipality of Taminango, Nariño into an agrivoltaic system that allows the optimization of land use, combining the generation of electricity from a renewable source with the cultivation of products that allow increasing income through the sale of the harvest. The identification of the potential of the study area for the establishment of this type of system was carried out considering agricultural, social, climatological and topographical variables. Subsequently, representative crops were identified based on the results of the Municipal Agricultural Surveys (EVA) for the year 2023, and a multi-criteria evaluation was implemented considering the variables necessary for a crop within an agrivoltaic system, including shade tolerance, water requirements, height at harvest stage and machinery requirements for its management. The yields of the photovoltaic system were obtained from simulations using PVsyst software, having as input parameters the latitude and longitude of the NAOS 1 project location, the orientation of the array of panels, the albedo of the soil, the maximum expected temperature in the solar cell and the ground covering ratio (GCR). The results showed that the installation of crops increases the efficiency of energy generation, which in turn increases the profitability of the project. The economic indicators of the APV system calculated from the financial model (IRR and NPV) show that the conversion of the photovoltaic system into an agrivoltaic system would increase the profitability for both Evolti S.A.S. and its investors.

Pregrado

Ingeniero(a) Ambiental