Introducción: la pregunta a 25 años
Cuando se instala un arreglo solar sobre tierras de cultivo, dos inversiones comparten el mismo terreno durante los próximos 25 años: la producción de energía y la producción de alimentos.
Que se complementen —o compitan— depende de una sola variable: cómo se distribuye la luz debajo de los paneles.
No la reducción total de luz. No la eficiencia del panel. Ni siquiera la tecnología del panel. El patrón espacial y temporal de sombra y luz solar que llega al dosel del cultivo es lo que determina si los rendimientos se mantienen, mejoran o se desploman.
Este artículo revisa más de una década de investigación agrivoltaica global —desde las granjas pioneras de «uso compartido solar» (agrivoltaica) de Japón hasta los emblemáticos ensayos alemanes de Fraunhofer ISE, desde los viñedos franceses de INRAE hasta los experimentos en el desierto de la Universidad de Arizona— y extrae las implicaciones prácticas para la ingeniería del sistema de montaje.
La evidencia es clara: la tasa de sombreado es una variable de diseño, y la estructura de montaje es donde ese diseño cobra vida.
1. Japón: donde nació la agrivoltaica
El punto de saturación lumínica
En 2004, un ingeniero agrícola japonés jubilado llamado Akira Nagashima hizo una observación sencilla: las plantas no utilizan el 100% de la luz solar disponible. Cada especie tiene un punto de saturación lumínica: la intensidad por encima de la cual los fotones adicionales no aumentan la fotosíntesis. Toda luz por encima de ese umbral es, desde la perspectiva de la planta, desperdiciada.
Nagashima propuso el «uso compartido solar» (営農型太陽光発電): instalar paneles solares elevados con espacios entre ellos, capturando la luz que las plantas no pueden usar y dejando pasar la suficiente para un crecimiento saludable. Construyó el primer sistema piloto en la prefectura de Chiba, y el concepto se difundió rápidamente. Para 2020, Japón contaba con más de 3,400 sitios de uso compartido solar (Tajima & Iida, 2021).
La regla del 80%
El enfoque de Japón se basa en un marco regulatorio estricto. Conforme a la Ley de Tierras Agrícolas (Agricultural Land Act), los permisos de uso compartido solar exigen:
- El rendimiento del cultivo no debe caer por debajo del 80% del promedio regional
- Informes anuales de rendimiento obligatorios ante el Comité Agrícola local
- Si el rendimiento cae por debajo del 80% durante dos años consecutivos sin causa justificada, las autoridades pueden ordenar la retirada de las estructuras solares
- Altura mínima del panel de 2 metros para permitir el acceso de maquinaria
Resultados por cultivo de los estudios japoneses
| Cultivo | Sombreado óptimo | Rendimiento vs. control | Hallazgo clave |
|---|---|---|---|
| Arroz | 25–35% | 80–95% | Rendimiento estable con 27% de sombra; calidad mantenida (Gonocruz et al., 2021) |
| Té | 30–50% | 90–105% | La sombra puede mejorar la calidad: mayor contenido de aminoácidos |
| Espinaca / Komatsuna | 20–30% | 85–100% | Las hojas verdes tolerantes a la sombra prosperan con un uso compartido solar moderado |
| Myoga (jengibre japonés) | 30–50% | ~100% | Prefiere la sombra de forma natural; ideal para sitios con alta densidad de paneles |
| Arándanos | 20–30% | 90–100% | Tamaño del fruto y contenido de azúcar estables con 25% de sombra |
| Hierbas (cilantro, perejil) | ~30% | 85–95% | El sombreado previene el espigado prematuro (bolting) en verano |
Los datos japoneses establecen un principio crítico: para la mayoría de los cultivos, el «punto óptimo» es un sombreado del 20–30%. Por debajo de ese nivel, se captura poca energía. Por encima, el rendimiento comienza a disminuir de forma medible.
Pero la tasa de sombreado por sí sola no cuenta toda la historia. Dos sistemas con porcentajes de sombreado idénticos pueden producir resultados muy diferentes en los cultivos, según cómo se distribuya la sombra en el espacio y el tiempo.
2. Europa: el efecto amortiguador del clima
Fraunhofer ISE — APV-RESOLA (Alemania)
El ensayo de campo europeo más riguroso fue realizado por Fraunhofer ISE en Heggelbach, cerca del lago de Constanza, Alemania. El proyecto APV-RESOLA probó paneles elevados fijos con aproximadamente 30% de sombreado sobre trigo, papas, apionabo y trébol forrajero a lo largo de dos temporadas de cultivo contrastantes.
| Cultivo | 2017 (año normal/húmedo) | 2018 (verano cálido/seco) |
|---|---|---|
| Trigo de invierno | −19% | +3% |
| Papa | −18% | +11% |
| Apionabo | −19% | +12% |
| Trébol forrajero | −5% | — |
En un año normal, el sombreado redujo los rendimientos en un 18–19%. Pero en el verano extremo de 2018 —uno de los más cálidos y secos registrados en Europa Central— el mismo sombreado que «costó» rendimiento en 2017 en realidad lo aumentó. Los paneles actuaron como un amortiguador climático: redujeron el estrés térmico, disminuyeron la evapotranspiración y conservaron la humedad del suelo durante la sequía.
El Ratio Equivalente de Tierra (LER, por sus siglas en inglés) alcanzó 1.86 en 2018: una hectárea de terreno agrivoltaico produjo tanto como 1.86 hectáreas de granja solar y tierra de cultivo por separado combinadas.
INRAE y Sun’Agri — agrivoltaica dinámica (Francia)
Christian Dupraz, de INRAE (Montpellier), demostró que incluso con un 50% de sombreado, los cultivos mantuvieron una biomasa alta porque la eficiencia en el uso de la luz (LUE) aumentó: las plantas utilizaron la luz disponible (reducida) de forma más eficaz que las plantas a pleno sol que sufren fotoinhibición.
El programa Sun’Agri amplió esto con paneles de seguimiento dinámico sobre viñedos en el sur de Francia:
| Variedad de uva | Cambio en el rendimiento | Ahorro de agua |
|---|---|---|
| Grenache Blanc | +45% | 20–34% |
| Marselan | +25% | 12–20% |
| Grenache Noir (sin riego) | +40% | significativo |
En un clima mediterráneo cada vez más cálido, los paneles evitaron la sobremaduración, manteniendo una mayor acidez y niveles de alcohol más bajos. Las uvas no solo sobrevivían a la sombra; producían un mejor fruto.
Aplicaciones en invernaderos mediterráneos (Italia y España)
Investigadores italianos (Universidad de Bari, ENEA) se centraron en tomates para procesamiento y trigo. El tamaño del fruto del tomate y su contenido de agua aumentaron bajo paneles semitransparentes. El sombreado actuó como una herramienta «climáticamente inteligente», reduciendo las quemaduras solares en los frutos.
Más recientemente, Hernández et al. (2026), en el IMIDA de Murcia, España, demostraron que el patrón de distribución de la sombra importa tanto como la cantidad:
- Paneles monocristalinos montados en patrón de tablero de ajedrez (PV-Si): a pesar de declarar un 50% de transparencia, la reducción real del DLI fue de solo 26–28%, porque los espacios entre las celdas dejaban pasar luz solar directa en ángulos variables. El peso del fruto del tomate fue un 25% mayor que el del control sin sombra.
- Paneles de película delgada de tinte uniforme (PV-TF): la misma especificación de 50% de transparencia, pero la reducción real del DLI superó el 50%. El rendimiento cayó 15% por debajo del control, con plantas que mostraban estrés por evitación de sombra.
La misma calificación de transparencia. Resultados opuestos. La diferencia fue completamente estructural: cómo se disponían los paneles en el sistema de montaje.
3. América: la ventaja del desierto
Universidad de Arizona — estudio de Barron-Gafford
En entornos áridos, la agrivoltaica aporta un tipo de valor diferente. El equipo de Greg Barron-Gafford en la Universidad de Arizona probó tomates, jalapeños y chiles chiltepín bajo paneles fotovoltaicos elevados en el desierto de Sonora.
| Métrica | Cambio bajo los paneles |
|---|---|
| Producción de tomate | 2× (se duplicó) |
| Eficiencia en el uso del agua | +20 a +47% |
| Humedad del suelo | +29% (retenida por más tiempo) |
| Temperatura del suelo durante el día | −1 a −4°C |
En el desierto, el pleno sol no es un beneficio: es un factor de estrés. Las temperaturas del mediodía provocan una «depresión fotosintética» en la que las plantas literalmente se apagan para sobrevivir. Los paneles fotovoltaicos eliminaron esta depresión, permitiendo que los cultivos realizaran la fotosíntesis durante todo el día. La producción de tomate se duplicó: no a pesar de la sombra, sino gracias a ella.
4. Patrones globales: lo que nos dicen los datos
El umbral universal de sombreado
| Nivel de sombreado | Impacto típico en el rendimiento | Recomendación |
|---|---|---|
| <20% | Cambio mínimo en el rendimiento (<5%) | Seguro para casi todos los cultivos; captura de energía limitada |
| 20–30% | 80–100% del rendimiento del control | Zona óptima: el mejor equilibrio entre alimentos y energía |
| 30–50% | Varía ampliamente según el cultivo y el clima | Adecuado para cultivos tolerantes a la sombra (té, hierbas, bayas) |
| >50% | Pérdida significativa de rendimiento para la mayoría de los cultivos | Solo viable para especies que aman la sombra de forma natural |
Umbrales de DLI por categoría de cultivo
| Categoría de cultivo | DLI mínimo (mol/m²/día) | Ejemplos |
|---|---|---|
| Hojas verdes | 10–12 | Lechuga, espinaca, hierbas |
| Hortalizas de raíz | 12–18 | Papa, zanahoria, apionabo |
| Cultivos de fruto | 20–30 | Tomate, pimiento, berenjena |
| Cultivos de grano | 15–25 | Trigo, arroz, cebada |
Beneficios microclimáticos más allá de la sombra
| Beneficio | Impacto medido |
|---|---|
| Retención de humedad del suelo | +15 a +29% |
| Reducción de temperatura durante el día | −1 a −4°C |
| Eficiencia en el uso del agua | +20 a +47% |
| Reducción de la evapotranspiración | −12 a −34% |
Ratio Equivalente de Tierra (LER)
| Estudio | LER | Significado |
|---|---|---|
| Fraunhofer ISE (año cálido 2018) | 1.86 | 86% más productivo que el uso por separado |
| Promedio de revisión global | 1.20–1.60 | 20–60% más productivo |
| Mejor caso (seguimiento elevado) | 1.88 | Casi duplica la productividad de la tierra |
5. La estructura de montaje: donde la teoría se hace realidad
Cada dato anterior —tasa de sombreado, DLI, patrón de distribución de la luz, efecto microclimático— está determinado en última instancia por decisiones físicas tomadas a nivel del sistema de montaje.
Altura del panel
- Mínimo 2 metros (estándar de Japón) para el acceso de maquinaria
- Montaje más alto = distribución de luz más difusa = iluminación más uniforme del cultivo
- Montaje más bajo = bordes de sombra más nítidos = zonas de sombra/sol más diferenciadas
Ángulo de inclinación y orientación
- Inclinación más pronunciada = sombra más estrecha, movimiento de sombra más rápido a lo largo del día
- La orientación este-oeste crea patrones de sombra diferentes a los de la norte-sur
- Los sistemas de seguimiento dinámico ofrecen la máxima flexibilidad pero requieren una ingeniería de montaje más compleja
Espaciamiento y ratio de cobertura del suelo (GCR)
- Un GCR por debajo del 25% normalmente mantiene un rendimiento relativo del cultivo >80%
- El patrón de tablero de ajedrez (Hernández et al., 2026) logró una reducción efectiva del GCR mediante el espaciamiento de celdas a nivel del panel: una innovación en el diseño del montaje
- El espaciamiento entre filas determina si las sombras se superponen o dejan espacios: fundamental para la gestión del DLI
La ecuación del diseño
El estudio de Hernández et al. (2026) cristalizó esto a la perfección: dos paneles con especificaciones idénticas de 50% de transparencia produjeron resultados agrícolas opuestos. La única diferencia fue la configuración del montaje: tablero de ajedrez frente a uniforme. Uno aumentó el rendimiento un 25% por encima del control. El otro perdió un 15%.
La misma especificación de panel. El mismo invernadero. Los mismos tomates. Un diseño de montaje diferente. Resultados opuestos.
Esto no es una coincidencia hallada en un solo estudio. Es la conclusión consistente a lo largo de 15 años de investigación global: la estructura de montaje es donde se diseña —o se malogra— el equilibrio entre alimentos y energía.
6. Recomendaciones prácticas
Diseño del sistema
- Apunte a un sombreado efectivo del 20–30% como valor predeterminado: es el punto óptimo global para la mayoría de los cultivos
- Ajuste los cultivos a su tolerancia a la sombra: las hojas verdes y las hierbas toleran más sombra; los cultivos de fruto necesitan más luz
- Diseñe para la temporada más desfavorable: el DLI de invierno es la restricción determinante en la mayoría de los climas, no el de verano
- Considere el sombreado dinámico donde la economía lo permita: los sistemas de seguimiento ofrecen los mejores resultados de LER
Ingeniería estructural
- Realice cálculos de carga adecuados: las estructuras agrivoltaicas elevadas enfrentan cargas de viento mayores que los sistemas de montaje en suelo
- Diseñe conforme a códigos estructurales internacionales —ASCE 7-16, JIS 8955-2017— para una integridad estructural de 25 años
- Especifique materiales resistentes a la corrosión: los entornos agrícolas aceleran la degradación
- Planifique el acceso para mantenimiento: tanto para el sistema fotovoltaico superior como para la operación agrícola inferior
Conclusión
Quince años de investigación en cuatro continentes cuentan una historia consistente:
La agrivoltaica funciona, cuando el sombreado está bien diseñado.
La estructura de montaje es donde ocurre el «bien diseñado». Controla la altura, la inclinación, el espaciamiento y la disposición de los paneles: las variables que determinan si un panel con 50% de transparencia entrega una reducción real de luz del 26% o del 50%. Si los tomates crecen un 25% más grandes o un 15% más pequeños. Si una hectárea de tierra produce el 186% de lo que podrían entregar las operaciones solares y agrícolas por separado.
Los paneles capturan la luz. Los inversores la convierten. Pero el sistema de montaje decide cuánta luz llega al suelo, y esa decisión moldea todo lo que crece allí durante el próximo cuarto de siglo.
En los sistemas agrivoltaicos, la estructura de montaje no solo sostiene paneles. Equilibra dos cosechas en la misma tierra. Durante 25 años.
Solaracks. Be Supported.
Referencias
- Barron-Gafford, G. A., et al. (2019). Agrivoltaics provide mutual benefits across the food–energy–water nexus in drylands. Nature Sustainability, 2, 848–855.
- Dupraz, C., Marrou, H., et al. (2011). Combining solar photovoltaic panels and food crops for optimising land use. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15(9), 4799–4811.
- Gonocruz, R. A., et al. (2021). Analysis of the Rice Yield under an Agrivoltaic System. Environments, 8(7), 65.
- Hernández, V., et al. (2026). Comparative evaluation of semi-transparent monocrystalline silicon and cadmium telluride photovoltaics for tomato cultivation in Mediterranean agrivoltaic greenhouses. Smart Agricultural Technology, 13, 101848.
- Renno, C. & Di Marino, C. (2024). Systematic review of agrivoltaic experimental tests. Global LER analysis.
- Sekiyama, T. & Nagashima, A. (2019). Solar Sharing for Both Food and Clean Energy Production. Environments, 6(6), 65.
- Sun’Agri / INRAE (2024). Dynamic agrivoltaic vineyard results, Piolenc, France.
- Tajima, M. & Iida, T. (2021). Evolution of Agrivoltaic Farms in Japan. AIP Conference Proceedings.
- Trommsdorff, M., et al. (2017–2018). APV-RESOLA project results, Fraunhofer ISE, Heggelbach, Germany.
