Diseño de seguidores solares con estructura ligera para aplicaciones agrivoltaicas | Design of light-structure solar trackers for agrivoltaic applications

[SPA] En respuesta al cambio climático, cada vez hay más instalaciones fotovoltaicas en terrenos agrícolas, lo que supone un riesgo potencial para la seguridad alimentaria en un contexto de crecimiento demográfico. Como solución, el concepto de agrovoltaica, que implica el doble uso del suelo agrícola combinando las instalaciones fotovoltaicas con las actividades agrícolas en curso, ha suscitado una gran atención en el mundo académico. Para garantizar la mínima interrupción de las operaciones agrícolas, los sistemas agrovoltaicos a menudo incorporan estructuras elevadas, lo que conlleva un aumento de los costes estructurales en comparación con los sistemas fotovoltaicos tradicionales montados en el suelo. El objetivo de esta investigación es diseñar una estructura agrovoltaica ligera. El sistema propuesto presenta una estructura de seguimiento solar, elevada 5 metros sobre el terreno, con módulos fotovoltaicos montados sobre cables, que abarca distancias entre pilares estructurales que permiten que sea compatible con el paso de maquinaria agrícola convencional. La integridad estructural estática del sistema se establece mediante cálculos analíticos y simulaciones numéricas. El diseño final tiene una eficiencia de uso del suelo de 1.19 para un cultivo típico como la lechuga, lo que lo hace un 19 % más eficiente que los usos separados del suelo para la generación de electricidad fotovoltaica o la producción agrícola. Este estudio contribuye al desarrollo de soluciones energéticas sostenibles que maximicen la utilización del suelo y mitiguen los posibles conflictos entre el desarrollo de energías renovables y la productividad agrícola. [ENG] In response to climate change, an increasing number of photovoltaic installations are being implemented on agricultural land, creating a potential risk to food security in a worlwide growing population context. As a solution, the concept of agrivoltaics, which involves the dual land use of agricultural grounds by combining photovoltaic installations with ongoing agricultural activities, has gained significant attention in academia. To ensure minimal disruption to agricultural operations, agrivoltaic systems often incorporate elevated structures, leading to increased structural costs compared to traditional ground-mounted photovoltaics. This research aims to design a lightweight agrivoltaic structure. The proposed system features a 5-meter solar tracking structure with cablemounted photovoltaic modules, spanning distances between structural pillars several times wider than conventional agricultural machinery. The static structural integrity of the system is established through analytical calculations and numerical simulations. The final design has a land use efficiency of 1.19 for a typical crop such as lettuce, making it 19 % more efficient than separate land uses for photovoltaic electricity generation or agricultural production. This study contributes to the development of sustainable energy solutions that maximize land utilization and mitigate potential conflicts between renewable energy development and agricultural productivity.

Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial

Universidad Politécnica de Cartagena