Energies 2017 , 10 (6), 761; Doi: 10.3390 / es10060761

Artículo

Implicaciones políticas y medioambientales de los sistemas fotovoltaicos en la

agricultura en el sureste de España: ¿Pueden los invernaderos reducir el

efecto invernadero? Ángel Carreño-Ortega 1 , * , Emilio Galdeano-Gómez 2 , Juan Carlos Pérez-Mesa 2 y María del Carmen Galera-

Quiles 3 1

Departamento de Ingeniería, Escuela Superior de Ingeniería, Campus Agroalimentario de Excelencia Internacional

(CeiA3), Universidad de Almería, Ctra. Sacramento s / n, 04120 Almería, España 2

Departamento de Economía y Empresa, Campus Agroalimentario de Excelencia Internacional (CeiA3), Universidad de Almería, Ctra. Sacramento s / n, 04120 Almería, España 3

Fundación TECNOVA, Almería 04131, España

*

Correspondencia: Tel .: + 34-950-014-098

Editor académico: George Kosmadakis

Recibido: 21 de enero de 2017 / Aceptado: 25 de mayo de 2017 / Publicado: 31 de mayo de 2017

Abstracto

:

Los sistemas fotovoltaicos solares (PV) han crecido en popularidad en el sector agrícola, principalmente porque se puede explotar el área de tierra y las propias estructuras agrícolas, como los invernaderos, y, además, porque las granjas tienden

a estar situadas en zonas rurales lejos de Plantas de producción de energía. En España, a pesar de ser un país con un

enorme potencial para esta fuente de energía renovable, poco se está haciendo para explotarla, y las políticas de los

últimos años incluso han limitado su implementación. Estos factores constituyen un obstáculo, tanto para lograr compromisos ambientales como para el desarrollo socioeconómico. Este estudio propone la instalación de sistemas

fotovoltaicos en invernaderos en el sureste de España, la ubicación con mayor concentración de invernaderos en

Europa. Tras un análisis de sensibilidad, se estima que la utilización de esta tecnología en el escenario de autoconsumo a

nivel de finca produce una mayor rentabilidad para las fincas, que puede oscilar ent re 0,88% (peor escenario) y 52,78% (escenario más favorable). Respecto a la política medioambiental española, los resultados obtenidos demuestran que el

impacto de la aplicación de esta tecnología en los invernaderos acercaría al país un 38% a alcanzar el objetivo de gases

de efecto invernadero (GHG) de 2030. Además, permitiría alcanzar el compromiso oficial del 20% de energías renovables para 2020. Además, tendría efectos considerables en la socioeconomía regional, con incrementos en la

creación de empleo y contribución al producto interno bruto (PIB) / I + D Investigación y Desarrollo), permitiendo una

mayor rentabilidad en las actividades agroalimentarias en toda la región.

Palabras clave: Sistemas fotovoltaicos; Política energética española; agricultura; invernadero; Objetivos medioambientales; el desarrollo

socioeconómico

1. Introducción

El desarrollo de fuentes de energía renovables y la sustitución de energías convencionales se han convertido en objetivos primordiales en muchos países [ 1 ]. La reducción de los contaminantes y la disponibilidad de energía

localizada, que a menudo es más barata, constituyen las ventajas clave de comprometerse con las inversiones en energías

renovables en regiones específicas. Una de estas fuentes de energía es la energía fotovoltaica (PV), que se utiliza en

zonas que reciben considerable luz solar, una condición climática que favorece considerablemente otros sectores como el turismo y la agricultura [ 2 , 3 ].

En cuanto a la agricultura, varios autores han propuesto combinar la producción de energía mediante paneles solares

con cultivos de alimentos en la misma unidad de tierra [ 4 ], y también optimizar la productividad económica de los

propios sistemas [ 5 ]. Sólo unos pocos estudios recientes han mostrado interés en la implantación de sistemas

fotovoltaicos en el sector agrícola [ 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 ]. Esta falta de popularidad es muy a menudo debido a la

existencia de barreras económicas y técnicas tradicionales, además de un escepticismo generalizado hacia las nuevas

tecnologías, especialmente cuando se trata de pequeños agricultores [ 12 , 13 ]. Sin embargo, en la actualidad, los

obstáculos antes mencionados no resultan tan evidentes desde el punto de vista técnico y competitivo [ 14 ], ni para los agricultores individuales, por ejemplo a través de las cooperativas, y con frecuencia cambian las actitudes de los

productores con respecto a Preocupaciones medioambientales [ 2 ]. Este nuevo contexto prometedor ha sido observado en

varios estudios para España [ 3 ], pero una característica predominante en este caso es que, paradójicamente, una de las

principales barreras radica en la política y la legislación. España es uno de los países que ha hecho los mayores avances en el uso de las energías renovables en las últimas

décadas. Estas fuentes de energía representan más del 42% del suministro eléctrico actual del país. Sin embargo, las

últimas regulaciones que realmente intentaron impulsar las energías renovables se produjeron en 2007 con el Real

Decreto-Ley 661/2007. Además, ha habido un estancamiento visible en términos de políticas que promueven este tipo de energía, sobre todo desde 2010, que coincidió con la recesión económica que aún está en curso. Además, las recientes

regulaciones demuestran los obstáculos que enfrenta el desarrollo futuro de este tipo de energías, concretamente el Real

Decreto-Ley 24/2013 para el Sector Eléctrico y todos los que siguieron. Conjuntamente con este cambio político, la

presión externa de las grandes compañías eléctricas del país es patente, con inversiones considerables en energía convencional y una importante ayuda gubernamental para la infraestructura de la red eléctrica. En consecuencia, esto ha

provocado un aumento continuo de los precios en los últimos años que los consumidores han tenido que

soportar. Además, estas nuevas regulaciones podrían influir en el logro por parte de España de su objetivo de energías

renovables para 2020 y la reducción de los gases de efecto invernadero (GHG) para 2030 según el marco político de la Unión Europea (UE) para el clima y la energía [ 15 ].

A pesar de estos impedimentos citados anteriormente, las fuentes de energía solar ofrecen un potencial importante,

especialmente en la región mediterránea de España [ 3 ]. Al combinar este simple hecho con el conocimiento de que

existen nuevas tecnologías más rentables, como es el caso del plástico fotovoltaico [ 14 ], queda claro que la expansión de este tipo de energía es inminente.

En el sureste de España, en particular las zonas costeras de las provincias de Almería, Granada, Málaga y Murcia , la

horticultura en invernaderos ha estado en práctica desde finales de los años cincuenta. Estas áreas agrícolas están

compuestas de pequeñas explotaciones familiares (alrededor de 19.000), cada una con un tamaño medio de 2 hectáreas, y tienen una superficie combinada de 41.092 ha [ 16 , 17 ]. Este sistema ha llevado a la región a especializarse en la

producción agroalimentaria de varios cultivos (principalmente tomate, pimiento, pepino, berenjena, calabacín, melón y

sandía), representando el 24% del producto interno bruto (PIB) y el 28% del empleo. Esta estructura ha tenido un impacto

en la distribución del ingreso entre las explotaciones familiares a nivel regional. También ha influido en gran medida en las actividades de numerosos sectores que están directa o indirectamente relacionados con la agricultura, principalmente

los servicios secundarios e industriales. Además, muchos consumidores de la región podrían aprovechar esta energía,

considerando los costos de inversión relativamente razonables con respecto a otros países europeos [ 18 ]. Además, esta

energía tendría importantes impactos ambientales, ya que configuraría las futuras políticas energéticas del país, sin mencionar sus efectos positivos en el desarrollo local y regional. En cuanto a este último punto, hay que tener en cuenta

los beneficios socioeconómicos que aportan valor añadido al sector agropecuario, promoviendo la creación de empleos y,

lo que es más importante, producen una distribución mucho más equilibrada de los ingresos generados, sin mencionar la

creación de una fuente de energía Cerca de puntos de consumo. Los estudios en esta línea se han llevado a cabo en un contexto internacional. Algunos ejemplos incluyen la

investigación sobre la maximización del uso de estructuras de invernadero y la obtención de energías renovables

utilizando cogeneración de CO 2 en los casos de Holanda [ 19 ] y Canadá [ 20 ], y la tecnología fotovoltaica en los casos

de Italia [ 21 ] y España [ 14 , 22 ]. Sin embargo, en España aún no se han realizado estudios sobre las implicaciones ambientales y socioeconómicas que la producción de energía fotovoltaica pueda tener en este sector desde perspectivas

macro y microeconómicas.

Los objetivos de este estudio son: (a) revisar las políticas actuales sobre energías renovables en España y evaluar el

contexto actual en torno a la energía fotovoltaica; Y (b) analizar los efectos que la explotación del potencial fotovoltaico implica en el cultivo en invernadero en el sureste de España. Para ello, la metodología seguida es un análisis de

sensibilidad que permite el desarrollo de varios escenarios de costo-beneficio aplicados a nivel de finca y analizar los

impactos ambientales y socioeconómicos a escala regional y nacional.

1.1. Invernaderos PV Aunque la idea de aplicar paneles fotovoltaicos a la producción agrícola se ha estudiado desde 1982 [ 4 ], los trabajos

específicos sobre el uso de tales paneles con invernaderos son mucho más recientes. En estos sistemas, los paneles

solares están montados en tejados de invernadero y están conectados por cables a un inversor, que permite alimentar la

red [ 23 ] o ser consumidos instantáneamente por la propia finca. Otra variación del sistema consiste en la instalación de baterías o acumuladores que permiten utilizar la energía almacenada según sea necesario.

Algunas de las principales ventajas que vale la pena mencionar incluyen el ahorro de los productores en los costos de

energía y los beneficios ambientales que ofrece una fuente de energía renovable en términos de reducción de las

emisiones de CO 2 . El consumo energético actual de los invernaderos en el sureste de España es de 13.986 kWh por hectárea y año [ 24 ], y las actuales emisiones producidas por este sector desaparecerían si se utilizara la energía solar.

Respecto a los beneficios medioambientales de los invernaderos, existen algunas obras [ 25 ] que demuestran que los

invernaderos de Almería (con bajo consumo energético) muestran un uso eficiente de los recursos y una huella ecológica

favorable, especialmente en términos de consumo de agua. Otro beneficio presentado en la literatura es el efecto del albedo de los invernaderos en la reducción del calentamiento global. Por el contrario, no existen publicaciones que

analicen la reducción de las emisiones de CO 2 mediante la utilización de invernaderos fotovoltaicos, aspecto que se

abordará en el presente trabajo.

Además, la producción de energía en los tejados de invernadero no requiere ningún espacio en el suelo, ya que es el propio invernadero el que ocupa las tierras de cultivo. Esto diferencia estos sistemas de las centrales solares tradicionales

dedicadas exclusivamente a la producción de energía y que deben invertir en la compra o arrendamiento de terrenos para

sus instalaciones. Por el contrario, los invernaderos fotovoltaicos son capaces de eliminar esta inversión. La energía solar producida por los invernaderos se puede utilizar en una amplia gama de formas. Algunos ejemplos

incluyen el suministro de energía para el funcionamiento de sistemas de climatización, iluminación artificial,

refrigeración y calefacción, activación de motores y electroválvulas, entre otros [ 26 , 27 , 28 , 29 , 30 ]. Además de las

aplicaciones puramente agrícolas, el uso de paneles solares para producir energía para la venta diversificaría los ingresos de los cultivadores y mejoraría tanto la economía rural como el acceso a la energía eléctrica en las zonas rurales. A su

vez, ayudaría a reducir la dependencia de los combustibles fósiles y disminuir las emisiones de CO 2 [ 31 , 32 ]. Además,

un beneficio adicional reside en el hecho de que este sistema de producción de energía no requiere ningún espacio en el

suelo, ya que es el propio invernadero el que ocupa la tierra. Por otro lado, la principal desventaja de usar paneles fotovoltaicos en invernaderos es que proyectan sombras sobre

los cultivos, reduciendo así la radiación solar dentro del invernadero que podría afectar la productividad. Por lo tanto, los

invernaderos fotovoltaicos sólo deben sombrear un porcentaje de la superficie del techo para optimizar la productividad

económica. Aparte de las obras citadas en párrafos anteriores, existen pocos estudios sobre este tema. El primero de estos

estudios, en 2009 [ 33 ], realizó una investigación con un invernadero PV que se utilizó como un horno de secado de

banano. En el mismo año se publicó un trabajo que desarrolló un modelo matemático para estudiar la efectividad de un

intercambiador de calor en un invernadero. También en 2009 [ 35 ], se planteó la idea de instalar paneles solares en invernaderos como una forma de producir más energía.

Más tarde, en 2010 [ 36 ], varios autores publicaron un estudio sobre un sistema de energía híbrido de células solares

fotovoltaico-electrolizador-célula de combustible integrado con un invernadero de floricultura. Ese mismo año [ 37 ]

varios autores realizaron investigaciones sobre la sombra producida por un sistema de invernadero fotovoltaico. Al año siguiente, en 2011 [ 38 ], varios autores concluyeron que el uso de invernaderos fotovoltaicos con cultivos de tomate en

regiones con alta radiación, como el sureste de España, no disminuiría la producción siempre y cuando el porcentaje de

sombra no supere 9,8%.

En 2012 [ 39 ], varios autores confirmaron la influencia de la sombra producida en un invernadero fotovoltaico sobre el crecimiento de cebollas galesas ( Allium fistulosum L.). Ese mismo año [ 14 ] varios autores modelaron un sistema de

invernadero fotovoltaico. También en 2012 [ 40 ], se probó un invernadero con paneles fotovoltaicos, transparentes,

translúcidos y de color para determinar cuál de ellos era ideal para el crecimiento de las plantas. De nuevo en el mismo

año [ 41 ], varios autores analizaron si la instalación de un invernadero fotovoltaico era de hecho una oportunidad de inversión positiva o si era aún viable. Finalmente, en 2015 [ 42 ] varios autores estudiaron dos tipos diferentes de

invernaderos de vidrio (Venlo y asimétricos) con el objetivo de modelar el microclima.

1.2. Contexto normativo y política energética fotovoltaica en España

En la última década, España fue uno de los países que más activamente promovieron la generación de electricidad con fuentes de energía renovables ( Figura 1 ). Esto posicionó al país, en 2008 y 2009, como el primero en capacidad

termosolar en el mundo (y cuarto en energía eólica) y uno de los principales productores de energía fotovoltaica

[ 1 ]. Durante este tiempo, la expansión de estas tecnologías fue impulsada por regulaciones bastante favorables (por

ejemplo, el Real Decreto-Ley 661/2007), que incluía una serie de subsidios a las inversiones y un sistema para la estabilidad de los precios de venta. Sin embargo, los déficit presupuestarios del gobierno, junto con el déficit del sector

eléctrico, provocaron una reversión progresiva de este tipo de políticas que antes habían sido los motores de las energías

renovables ( Figura 2 ).

Este cambio de política se puede observar en términos de los recortes presupuestarios a las subvenciones a partir de 2010. Con la introducción del Real Decreto-Ley 1/2012, se aplicaron medidas restrictivas que incluyeron la reducción de

horas que los sistemas solares fotovoltaicos podían funcionar, El final de la venta de la energía producida a un precio de

mercado más los intereses y una disminución considerable de los incentivos para la construcción de nuevas ins talaciones

de producción. Posteriormente, a raíz del Real Decreto-Ley 24/2013 del Sector Eléctrico y del Real Decreto-Ley 413/2014, que regula la producción de energía a partir de fuentes renovables, se produjo un cambio aún más radical,

dificultando enormemente el mantenimiento de la rentabilidad de los sistemas fotovoltaicos Y todas las demás energías

renovables. Aunque esta legislación trata de la llamada "rentabilidad razonable", especialmente para los sistemas

instalados antes de estas regulaciones, elimina la compensación por inversiones, reduce el tiempo de producción y coloca límites a los precios de venta de electricidad aplicando bandas y coeficientes altamente restrictivos a subidas y bajadas

Dependiendo de los precios de mercado.

Actualmente, el Real Decreto-Ley 900/2015 regula los sistemas eléctricos de autoconsumo y la producción de

energías renovables. Este reglamento, que ha sido coloquialmente denominado "Impuesto al Sol", establece una serie de costos adicionales tanto para los sistemas de autoconsumo como para la producción excedente. Estos impuestos, o los

llamados "peajes", requieren que los instaladores hagan pagos para mantener su conexión a la red eléctrica. Y aunque se

está considerando una reducción gradual de estos peajes para los sistemas de autoconsumo a pequeña escala hasta el año

2021, hay actualmente (2016 a 2018) un exceso de costos vinculado a estos impuestos que deben ser pagados por quienes invierten en energías renovables. Véase la Tabla A1 en el Apéndice A.

En el contexto europeo, el uso de las energías renovables ha sido considerado, durante algún tiempo, como un

elemento clave para lograr la eficiencia energética y, de este modo, conseguir una reducción de la contaminación

ambiental. Esto se establece específicamente en la Directiva 2009/28 / CE. Sin embargo, esto no es absolutamente el caso de la política española. Más recientemente, otra parte esencial del marco comunitario sobre las acciones ambientales es el

"Marco político para el clima y la energía en el período de 2020 a 2030" establecido por el Consejo Europeo [ 15 ]. Este

acuerdo debe estar plenamente en vigor en toda la UE para el año 2021 y sus objetivos incluyen:

(1) Una reducción del 40% de los GEI antes de 2030, con respecto a los valores de 1990.

(2)

La proporción de energía renovable en el consumo total en 2030 debería ser al menos del 27% (de nuevo, en comparación con los valores de 1990).

En este sentido, el Gobierno español se ha comprometido a garantizar que el 20% del consumo energético total

provenga de energías renovables para el año 2020 [ 44 , 45 ]. No obstante, hasta la fecha no se han observado cambios en

la normativa energética española.

Uno de los argumentos políticos para no invertir en energías renovables en los últimos años está vinculado al déficit

de la red eléctrica general. Este déficit se estima en 25.000 millones de euros, y son las grandes empresas eléctricas

nacionales las que, en teoría, soportan esta carga, alegando que se trata de los costes de inversión realizados en la red

eléctrica que todavía no se han recuperado. Sin embargo, hasta la fecha no se ha llevado a cabo ninguna auditoría de estas

cifras y este argumento ha impedido la entrada de nuevos operadores en el sistema, en particular los que utilizan energías

renovables [ 46 , 47 ]. Un segundo argumento se refiere a los costos de inversión y al hecho de que el Gobierno necesitaría una considerable

ayuda presupuestaria. Esta noción está gravemente equivocada de acuerdo con las estimaciones de los mapas de coste de

electricidad fotovoltaica de la Comisión Europea [ 18 ], teniendo en cuenta también que, en el caso de la energía

fotovoltaica, los costes tecnológicos han disminuido en un 75% en los últimos años. Además, se indica que la capacidad de producción de energía española ha superado su demanda interna y en los

últimos años (desde 2007, concretamente) el sistema eléctrico español se ha convertido en un exportador neto de

energía. Sin embargo, se observa que el precio de la electricidad cargada a los consumidores no ha cesado de subir

durante este tiempo, aumentando un 67% de 1995 a 2015. Este contexto hace que España sea uno de los países con los mayores costes de electricidad (EUR / kWh) UE [ 18 ]. Además, las importaciones de energía, a pesar de haber

permanecido en niveles más bajos que en el pasado, han seguido manteniendo un volumen considerable. Estas

importaciones proceden principalmente de países vecinos como Francia, principalmente en forma de energía nuclear

(7,029 GWh importados en 2015). También se prevé que la demanda interna comenzará a subir de nuevo en los próximos años, una vez que la recesión económica haya sido superada y el PIB comience a aumentar, basándose en el hecho de que

existe una relación de elasticidad> 1 con la demanda de energía [ 46 ] .

2. Materiales y métodos

Este trabajo busca desarrollar un modelo que permita predecir si la utilización de paneles solares en invernaderos es económicamente viable. Posteriormente, este modelo nos permitiría analizar varios escenarios.

Otro objetivo es determinar qué impactos ambientales y socioeconómicos serían causados por una implementación

hipotética y masiva de esta tecnología en el sureste de España y sus implicaciones políticas. Esto se haría utilizando

análisis de tendencias en diferentes escenarios. 2.1. Modelo: Análisis de Rentabilidad del Sistema de Producción FV Renovable en Horticultura de Invernadero

Para determinar la viabilidad económica del uso de esta tecnología en invernaderos, se propone calcular los ahorros en

el consumo de energía y luego compararlos con los resultados económicos alcanzados en la granja. Esta comparación se

expresa en términos de aumento de la rentabilidad. (1)

dónde,

I r (%): aumento de la rentabilidad;

A (€ / año): ahorro anual de energía;

F p (€ / año): ganancia anual de la finca. Los ahorros en costos de energía serán representados por la expresión:

(2)

dónde,

P e (€ / kWh): precio de la electricidad del consumidor;

A a (€ / año): recuperación anual de la inversión;

E p (kWh / año): integral de la energía producida en un año. La integral de la energía producida en un año se calculará como el producto de la potencia instalada multiplicada por

la relación de producción,

(3)

dónde,

P i (kWp): potencia instalada;

(KWh / kWp): relación de producción (rendimiento energético). La capacidad de potencia instalada en los techos de invernadero también estará determinada por el porcentaje de

cobertura (% de sombra) y las características técnicas y geométricas de los módulos fotovoltaicos utilizados. Esto se

calculará utilizando la siguiente expresión: (4)

dónde,

S i (m 2 ): superficie del invernadero;

R s (%): porcentaje de sombra o cubierta con módulos fotovoltaicos sobre la superficie total del invernadero;

(Wp): potencia del módulo fotovoltaico montado en el techo;

S p (m 2 ): área del módulo fotovoltaico instalado. Al mismo tiempo, calcularemos la recuperación anual Aa usando la siguiente expresión:

5)

dónde,

C o (€): inversión PV inicial;

I (valor entero): coste de capital;

N (años): duración de los paneles fotovoltaicos. La inversión fotovoltaica inicial será el producto de la potencia instalada multiplicada por el costo unitario de

adquisición e instalación: (6)

dónde,

C u (€ / kWp): PV Coste unitario. Por otro lado, la ganancia anual de la finca se puede calcular como:

(7)

dónde,

Φ (kg / m $ ² $ ): rendimiento;

P φ (€ / kg): precio de venta;

C φ (€ / kg): coste de producción. Mediante la integración de las expresiones (1), (2), (3), (4), (5), (6) y (7), obtenemos el modelo que se reduce a la

siguiente expresión:

(8)

Para casos específicos en los que la instalación de paneles fotovoltaicos en un invernadero está destinada

exclusivamente al autoconsumo, se puede reducir el porcentaje de sombra (R s ) para que la energía producida sea igual a

la energía consumida por la finca y la casa adyacente.

La igualdad puede expresarse con la siguiente ecuación: (9)

dónde,

E g (kWh): consumo de energía de invernadero por año y hectárea;

E h (kWh): Consumo de energía doméstica adyacente al año. Al sustituir E por la expresión (3), (4) y determinar Rs, podemos obtener el porcentaje de sombra necesario para

satisfacer las necesidades de energía para el autoconsumo. (10)

Adicionalmente, podemos calcular el costo de producción de cada kilovatio-hora mediante la siguiente expresión:

(11)

dónde,

C e (€ / kWh): coste en euros del kilovatio-hora producido. Mediante la integración de las expresiones (11), (3), (4), (5) y (6), se obtiene el coste de producción de la energía

fotovoltaica montada en el techo del invernadero, que se reduce a la siguiente expresión:

(12)

El presente trabajo abordará también el tema de la reducción de las emisiones de GEI en un hipotético escenario en el

que todos los invernaderos del sureste de España (41.092 ha) cubrirían el 10% de su superficie total con paneles

solares. Este escenario también supondría la hipótesis de que la energía limpia producida sustituiría a la que actualmente

suministra la central eléctrica a carbón local.

También se consideraría que el mismo tipo de paneles solares utilizados en los escenarios simulados serían utilizados en el análisis de sensibilidad (BOSCH-240Wp); Dichos paneles tienen una superficie de 1,66 m 2 cada uno.

Por lo tanto, la producción de energía solar en invernaderos, basada en la hipótesis presentada, se representa por la

siguiente expresión:

(13)

dónde,

G ep (kWh / año): producción de invernadero eléctrico;

(KWh / kWp): relación de producción (rendimiento energético); (1437.78 en Almería)

S p (m 2 ): área del módulo fotovoltaico instalado;

(Wp): potencia del módulo fotovoltaico montado en el techo;

S t (tiene): superficie total del invernadero. Dado que el factor de emisión de carbón es de 1,09 tCO 2Eq / MWh y el factor de emisión PV es de 0,0 tCO2 / MWh,

la reducción de emisiones de GEI sería de 1,09 tCO 2Eq por MWh producido por paneles solares, representada por la siguiente

expresión: (14)

dónde,

R GHG (tCO 2Eq ): reducción de las emisiones de GEI. 2.2. Escenarios y análisis de tendencias

El modelo de predicción presentado en este artículo permite comparar alternativas futuras basadas en diferentes

estrategias de políticas energéticas y subsidios para inversiones en PV en agricultura. La intención es destacar cualquier posible variabilidad. Una fuente importante de incertidumbre en el modelo está ligada a los parámetros de entrada,

algunos de los cuales son bastante variables, como es el caso del precio de venta del producto.

Se realiza un análisis de sensibilidad para identificar cómo los resultados del modelo responden a los cambios en los

precios y costos, determinando así las variables más sensibles. Esto permite: (1) estudiar la variabilidad entre los resultados del modelo, producida por la incertidumbre de los parámetros de entrada; Y (2) obtener información sobre los

factores que poseen el mayor potencial para aumentar la rentabilidad de la finca, los cuales están vinculados a los

parámetros más sensibles.

Este análisis se puede llevar a cabo utilizando diversos enfoques, que van desde una simulación simple de un solo factor en un momento específico a otros métodos más amplios que se basan generalmente en el método de Monte Carlo

[ 48 ]. El análisis utilizado en este artículo se desarrolló utilizando una aproximación de las diferencias finitas sobre la

base de diferencias centrales [ 49 ]. Este método asigna valores iniciales, que son más probables o más frecuentes, para

introducir variables basadas en datos estadísticos promedio, dependiendo de cada caso. Por lo tanto, cada variable de entrada está sujeta a un cambio menor, mientras que el resto de variables permanecen constantes a su valor nominal.

El modelo considera 10 variables de insumos y utiliza una sola variable de salida, a saber, el aumento de la

rentabilidad de la finca. Sin embargo, en el caso específico de aplicar el modelo para simular el escenario de

autoconsumo, una de estas 10 variables (porcentaje de sombra) depende simultáneamente de otras cuatro variables, con lo que el número total de variables independientes es de 13.

Sin embargo, los escenarios simulados en este análisis se realizarán simplemente modificando las variables

consideradas más sensibles (cinco variables), dejando las otras ocho variables constantes en forma de parámetros (m = 8).

Se realizarán simulaciones para el escenario de autoconsumo aumentando o disminuyendo las variables sensibles en un porcentaje sobre su valor base, oscilando entre ± 20% e ± 50%, exactamente como se muestra en la Tabla 1 . La

simulación se llevará a cabo en un invernadero de 1,8 hectáreas con cultivos de tomate que utiliza módulos fotovoltaicos

Bosch 240-Wp, cada uno con una superficie de 1,66 m 2 . Se simularán los mismos escenarios pero con la simple

distinción de que se considerará una subvención del 50% de la inversión fotovoltaica (con un subsidio máximo de 120.000 €).

El modelo se utilizará para simular el comportamiento del aumento de la rentabilidad de una granja con diferentes

dimensiones de invernadero (2500 m 2 , 5000 m 2 , 7538 m 2 , 10.000 m 2 , 18.000 m 2 , 20.000 m 2 , 25.000 m 2 , 30.000

m 2 Y 35.000 m 2 ) en el escenario de autoconsumo, teniendo en cuenta la existencia de las subvenciones anteriormente mencionadas, o falta de ellas.

Además del análisis de sensibilidad, se realiza un análisis de escenarios para examinar las tendencias y considerar

varios futuros posibles sobre las emisiones de GEI en relación con las aplicaciones futuras del uso de energías renovables

y el impacto en diversas variables socioeconómicas. Por otro lado, se estudiaron los impactos sobre el PIB, el empleo y las inversiones en I + D (Investigación y Desarrollo) sobre la base de la relación proporcional entre estas variables y la

inversión en tecnologías fotovoltaicas obtenidas en el análisis del sector de las energías renovables [ 52 , 53 ] Las tablas

input-output de la economía española.

Teniendo en cuenta que aspectos futuros imprevisibles pueden causar una variabilidad considerable en los resultados del modelo de pronóstico (tales como futuras políticas de GEI de la UE o factores económicos y tecnológicos), aquí se

utilizan múltiples figuras de entrada para representar la variación simultánea de diferentes parámetros de

entrada. Además, el análisis de sensibilidad descrito anteriormente se utiliza para cuantificar los impactos sobre el ahorro

energético y los efectos sobre la rentabilidad en el sector agropecuario, teniendo en cuenta las características de los diferentes cultivos en los invernaderos de la región estudiada.

2.3. Características y variables para la implantación de sistemas fotovoltaicos en el sureste de España

Esta región geográfica se caracteriza por la presencia de invernaderos de bajo consumo de energía, similar al sur de

Italia, el sur de Grecia, el norte de Marruecos y vastas zonas de Turquía. En cambio, lo contrario ocurre en los invernaderos del norte de Europa, especialmente en Holanda, donde el consumo de energía es mucho mayor que en los

países del sur. Esta diferencia existe porque en las latitudes más bajas hay más horas de luz solar (3600 h / año) y, en

consecuencia, los requisitos para satisfacer el fotoperiodo son muy bajos y las temperaturas son más suaves en invierno,

disminuyendo la necesidad de sistemas de calefacción. Esta diferencia de tiempo de luz solar presenta un enorme potencial en términos de producción de energía. Ofrece una

oportunidad para explotar las condiciones climáticas naturales, a la vez que ahorra costes eléctricos a través de la

producción de energía eléctrica fotovoltaica utilizando paneles solares montados sobre tejados de invernadero. Esto

representaría un rendimiento anual de energía (kWh por kWp instalado) que casi duplica la del potencial de energía solar de las zonas de invernadero en Holanda. Por ejemplo, un sistema fotovoltaico de 1 kWp instalado en Almería (España)

produciría 1730 kWh de energía al año, mientras que en Holanda este número disminuye a 919 kWh / año [ 54 ]. Sin

embargo, los experimentos que llevaron a cabo ensayos con esta tecnología montada en invernaderos en Almería [ 14 ] registraron un valor algo menor de 1437,78 kWh / año. Esta cifra puede ser más realista ya que prevé pérdidas debido a la

acumulación de polvo, la eficiencia de conversión de los inversores, la temperatura del módulo fotovoltaico, la falta de

coincidencia, el cable y las pérdidas por reflexión.

Esta situación hace que las instalaciones fotovoltaicas en la región mediterránea sean capaces de reducir los costes de la producción de energía fotovoltaica a casi la mitad de las demás regiones hortícolas de la UE, donde los agricultores

deben utilizar otro tipo de energía, como el gas o algún otro combustible fósil. En la última década, los principales

problemas de implementación de esta tecnología han sido los costos de inversión y las bajas tasas de eficiencia de

paneles fotovoltaicos disponibles en el mercado. Sin embargo, cabe señalar que estos factores han mejorado en los últimos años, y esta tendencia también continúa hoy en día [ 55 ].

En la actualidad, la inversión fotovoltaica requiere un desembolso de aproximadamente € 1700 / kWp instalado [ 18 ],

para un sistema con una vida útil de entre 22 y 25 años. En cuanto a las instalaciones montadas en invernaderos, existe la opción de incorporar acumuladores para sistemas autónomos, con precios de mercado de 1725,70 euros / kWp y una vida

útil de 23 años.

Los datos anteriores se utilizaron para calcular el costo de producción de energía de los sistemas en techos de

invernadero. El valor obtenido fue de 0,072 € / kWh, que no resulta competitivo para la venta en el mercado mayorista de energía, donde los precios diarios de la piscina se sitúan a un precio mucho más bajo de alrededor de 0,05 € / kWh [ 56 ].

Por otra parte, en varios países de la UE hay ayuda pública para promover este tipo de instalación [ 57 ], incluso para

el sector agrícola. Existe un debate internacional en curso sobre las ventajas y desventajas de subvencionar determinados

tipos de energía con el objetivo de reducir las emisiones de CO 2 . Este tipo de ayuda financiera ya existe en la mayoría de los países de alguna forma u otra, y las cifras mundiales de subsidios a la energía alcanzan aproximadamente US $ 5,3

billones en 2015 [ 58 ]. Dicho apoyo financiero incluye una medida dirigida a las fuentes de energía renovables que

abastecen tanto a una granja como a su hogar adyacente. En España, sin embargo, los reglamentos recientes han sido

diseñados para eliminar la asistencia financiera sobre esa base que la subvención del precio de las energías renovables aumenta el precio de la electricidad para los consumidores. Sin embargo, las políticas de apoyo dirigidas a la inversión

tecnológica o de innovación en la agricultura simplemente no generan costos adicionales a las facturas de

electricidad. Por ejemplo, algunas regiones del Mediterráneo han asignado ayudas para la modernización de las

explotaciones agrícolas y para la contratación de jóvenes para actividades agrícolas y ganaderas.Esta asistencia financiera en particular subvenciona hasta el 50% de las inversiones (BOJA-Boletín Oficial de la Junta de Andalucía, 30 de Mayo

de 2016, normas para la asignación de las subvenciones en régimen de concurrencia competitiva para apoyar las

inversiones en explotaciones agrícolas [ 59 ]), con un límite máximo de 120.000 €, y también se puede aplicar a la

instalación de energías renovables. Este tipo de políticas podrían ser particularmente importantes ya que no subsidian la comercialización de la energía producida. En su lugar, están a favor de la energía autoconsumo, lo que reduce los costos

y, como resultado, aumenta la rentabilidad de la explotación.

Además, hay otro inconveniente de la instalación de sistemas de alta potencia en invernaderos. Esto tiene que ver

principalmente con el hecho de que la cantidad de sombra proyectada por los paneles fotovoltaicos podría reducir la producción y, como consecuencia, la rentabilidad agrícola. Los estudios se llevaron a cabo en el sudeste de España en

invernaderos de tomate a probar esta posibilidad [crecientes 38 ]. Se demostró que, con las condiciones climáticas y la

radiación solar presente en esta región, paneles fotovoltaicos sombra alrededor de 10% (9,8%) de área de efecto

invernadero y no hay una reducción en el rendimiento del cultivo ( Figura 3 ). Por cierto, las nuevas líneas de investigación se han abierto gracias al gran interés despertado por los resultados del estudio descrito anteriormente.

Se hicieron cálculos para determinar la máxima potencia fotovoltaica que se podrían instalar en invernaderos en el

sudeste de España sin sobrepasar el porcentaje de sombra antes citada. Área de superficie de invernadero también se tuvo

en cuenta y luego vinculado al valor de la producción de energía. La potencia máxima instalable, en este caso, es el potencial de producción de energía actual, dado que en los últimos diez años se han producido mejoras significativas en

la eficiencia de los paneles fotovoltaicos [ 55 , 60 ] ( Figura 4 ). Por esta razón, se espera que en un futuro próximo será

posible obtener una mayor producción de energía con la zona de sombra idéntica (9,8%).

Sin embargo, con las políticas actuales de la energía vigentes previamente descritos, la viabilidad de la generación de energía fotovoltaica para la venta y el suministro a la red eléctrica general, es bastante limitada debido a la asignación del

precio de la piscina de precios al por mayor. Este último, en promedio, son algo inferiores a los precios que se podrían

lograr con los sistemas montados en invernaderos, a pesar de que los productores deben pagar por su propio consumo

eléctrico de la red a precios mucho más altos, que son alrededor de 0,16 € / kWh. La diferencia entre los precios de la energía al por mayor y el precio al consumidor hace que sea mucho más viable

para invertir en estas tecnologías hoy en día si se destinan al autoconsumo de un invernadero y su casa adyacente. Esto es

posible con la instalación de acumuladores que permiten la energía generada para ser almacenados para su uso

posterior. El objetivo es reducir los costes y aumentar así la rentabilidad de la explotación. Este aumento de la rentabilidad de la explotación se evalúa utilizando diferentes escenarios de coste-beneficio en la

subsección siguiente.

3. Resultados y discusión

3.1. Costo-Beneficio Análisis de sistemas fotovoltaicos en invernaderos Techo Un análisis de sensibilidad se realiza mediante un invernadero de tamaño medio (1,8 ha), en un escenario

autoconsumo con el cultivo más común (tomate), y un ascendente del consumo de energía anual para 40,688.8 KWh /

año [ 24 , 52 ] en la no invernaderos -heated. Este valor incluye el consumo medio de la vivienda unifamiliar

adyacente. Este bajo coste energético representa € 0,36 / m 2 , en contrario a los mayores costos de energía para invernaderos con calefacción, que se elevan a € 3,24 / m 2 [ 62 ].

Precisamente como se puede observar en la Tabla 2 , las variables más sensibles son las que corresponden puramente

a la agricultura. Estos incluyen precio de venta de los cultivos y el coste de producción de cultivos, un aumento del 20% o caída en cualquiera de los cuales hace que más bien grandes variaciones en todos los casos. Una situación similar,

aunque menos marcado, se produce con el precio de la electricidad para los consumidores.

Por otro lado, las variables menos sensibles en el estudio de casos son de tipo de interés y el costo de instalación

fotovoltaica. Estas dos variables son esenciales y altamente sensible en una instalación fotovoltaica estándar, de hecho, son los más sensibles, pero en instalaciones de efecto invernadero montados en las variables asociadas con los cultivos

son aún más y es por eso que se obtienen estos datos.

Es de destacar que, en condiciones normales (caso base) y para un invernadero de tamaño medio (1,8 ha), la

producción de energía fotovoltaica montada en el techo aumenta la rentabilidad de una granja de 9,89%, e incluso 14,1% en los casos en que está subvencionado inversión .

Estos incrementos en la rentabilidad también se producen en invernaderos de diferentes dimensiones ( Tabla 3 ). Sin

embargo, la relación entre el aumento de la rentabilidad y de efecto invernadero dimensiones disminuye inversamente como aumenta el tamaño de efecto invernadero. Lo mismo ocurre con respecto a los efectos causados por las

subvenciones, que tienen un impacto considerable en las granjas de pequeña escala (diferencia de más de 6% en

superficie modal e invernaderos más pequeños). Esto disminuye progresivamente a medida que aumenta la zona de

superficie de efecto invernadero (más de 4% en invernaderos más grande que 2,5 ha). En todos los casos, incluso en aquellos en los que las variables fueron altamente penalizados (por ejemplo, tasa de

interés se incrementa en un 50%, y el precio de la electricidad del consumidor se reduce en un 20%), se determinó que se

produjeron aumentos de beneficio positivo, que varía entre 0,88% y 37,07%. Estas cifras Tanto el aumento en los casos

en que se recibieron los subsidios, oscilantes entre 5,10% y 52,78%. Estas diferencias significativas demuestran que la combinación de la producción de energía fotovoltaica con la

agricultura intensiva de invernadero produce un efecto que va más allá de un simple aumento de la rentabilidad. La

producción de energía también actúa para estabilizar los ingresos agrícolas mediante la compensación de la alta

volatilidad de los beneficios de los cultivos, que están fuertemente influenciados por variables sensibles. En consecuencia, durante los años en que los precios de los cultivos locales son bajos, o en los que por cualquier producción

razón que aumentan los costos, los ahorros en los costos de auto-consumo de energía podría alcanzar hasta un 37,07% del

beneficio total (y hasta el 52,78% en los casos donde las inversiones son subvencionado).

3.2. Implicaciones ambientales y socioeconómicos 3.2.1. Implicaciones en la política energética española

Teniendo en cuenta la superficie total de los techos de efecto invernadero existentes en la actualidad en el sudeste de

España, si la máxima producción de energía fotovoltaica potenciales eran realmente logra, se reduciría considerablemente

la brecha que separa España de los objetivos establecidos en la Estrategia Energética 2030 [ 15 , 63 ]. Como se expuso anteriormente, el objetivo es lograr una reducción del 40% en las emisiones de gases de efecto

invernadero para el año 2030 para toda la UE, con respecto a los niveles registrados en 1990. También tienen como

objetivo garantizar un mínimo de 27% del consumo de energía proviene de renovables fuentes, así como una serie de

otros objetivos. Al mismo tiempo, la Estrategia Energética 2030 destaca urgencia de que es crucial para movilizar todos los medios necesarios para lograr el objetivo de reducir los gases de invernadero en un 10% (con respecto a los valores de

2005). Si esto no se logra, tendría que cumplirse antes de 2020, específicamente por España, Portugal y el Estado Báltico,

que son los Estados miembros que no han alcanzado un nivel mínimo de integración en el mercado interior de la

energía. De hecho, España se ha comprometido a garantizar que al menos el 20% del consumo total de energía proviene de fuentes renovables para el año 2020.

Si tenemos en cuenta, por ejemplo, que el 10% de la 41.092 hectáreas de invernaderos existentes en el sudeste de

España fueron a cubrir por los módulos fotovoltaicos, genera el potencial de producción de energía máxima, con la

tecnología actual, sería 8.507 GWh / año ( Tabla 4 ), lo que equivale a 731,47 ktep. Esta producción de energía podría sustituir el de la planta de energía térmica local (Carboneras, Almería), que opera

en la combustión de carbón y cuenta con una potencia instalada de 1.159 MW y una producción de 6.000 GWh /

año. Asimismo, se reduciría la producción de otras estaciones similares cercanos a la mitad.

El consumo total de energía en España (2014), incluyendo el consumo con fines no energéticos, era 83.525 ktep, de los cuales 13.294 ktep provino de fuentes renovables [ 44 ]. Esto significa que la relación de las energías renovables sólo

llega a 15,85%, lejos del conjunto 20% como el objetivo para España en 2020 [ 63 ].

Sobre la base de los datos para la producción de energía renovable de la energía total consumida en España entre los

años 2009 y 2014 [ 15 , 44 ], se hizo una proyección lineal de la tendencia de estos años para estimar los porcentajes de energía renovable que se alcanzarán entre 2015 y 2020. se considera primero que el aumento de la eficiencia energética

compensará para el consumo final de energía durante el período de 2015 a 2020, lo que provocará una estabilización

teórico del consumo de energía final, con cifras similares a las de 2014. Esta proyección ( Tabla 5 y Figura 5 ) revela

aumentos de energía renovable, que son inferiores a los necesarios para cumplir el objetivo (20%). Sin embargo, la Figura 6 sería alterado mediante la incorporación de la producción de energía PV invernadero

montado para sustituir las centrales térmicas. Algunos 731,47 ktep (0,9% del consumo total de energía en España, 83.525

ktep) se añade a la potencia total de renovable. Por consiguiente, la mera adopción de esta medida sería reducir la brecha

entre el objetivo 2020 en más de un cuarto con respecto a 2014 ( Figura 6 ), ayudando considerablemente para satisfacer esta meta establecida oficialmente (20%).

Además de este apoyo, la promoción de la tecnología fotovoltaica en invernaderos produciría un efecto ambiental

positivo al reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en la atmósfera, lo que también constituye un objetivo

que debe alcanzarse en la Estrategia 2030. La sustitución de las centrales térmicas que utilizan la combustión de carbón con energía producida en los invernaderos situados en la misma zona de influencia representaría una reducción de un

poco menos de 10 millones de toneladas de CO 2 eq cada año.

El valor mencionado anteriormente ( Tabla 6 ) se refiere a las emisiones de gases de efecto invernadero de bienes producidos durante la producción de energía. Sin embargo, a los efectos de hacer comparaciones con otros estudios

científicos, es un procedimiento estándar para determinar también la huella de carbono (CFOE) producido, que considera

la cantidad de emisiones de gases de efecto invernadero, cuantificado en CO 2 eq / kWh durante toda una vida útil. En el

caso particular de los sistemas fotovoltaicos, es necesario tener en cuenta muchos factores, de la extracción de materias primas para la fabricación de componentes, por ejemplo, los módulos y estructuras, ácido de la batería, cables de

conexión, cargar inversores y controladores, envío , mantenimiento y, por último, el reciclaje. El valor CFOE varía en

función de la capacidad de potencia instalado en los invernaderos [ 64 ]. Si consideramos un invernadero de dimensiones

medias (1,8 ha) con una instalación de 260 kWp, la huella de carbono registraría en alguna parte entre 0,4 y 0,6 kgCO 2 eq/ kWh. Extrapolando estos datos a la producción de energía potencial en el sudeste de España, y el uso de un valor medio

de 0,5 KgCO 2 eq / kWh, obtenemos un valor huella de carbono de 4,76 millones de toneladas de CO 2 eq .

No obstante, en el supuesto de que España cumpla sus compromisos para 2030 y su etapa intermedia en 2020, un

valor estandarizado para todos los países de la UE 0.0 tCO 2 se utilizarán las emisiones de gases de efecto invernadero / MWh para la energía fotovoltaica. Esto se correlaciona con una reducción de 9,3 millones de toneladas de CO 2 eq al año,

lo que elevaría cifras más cercanas al objetivo oficial de España. Más específicamente, el compromiso de la Unión

Europea en su conjunto consiste en la reducción de gases de efecto invernadero en un 40% para el año 2030, con datos de

1990 como referencia. Esta reducción de emisiones se calcula para cada uno de los Estados miembros, que, al mismo tiempo, llevar a cabo planes correspondientes a sectores económicos específicos para disminuir las emisiones.

En el caso específico del sector agrícola y ganadero en España, la tendencia de las emisiones es bastante

desalentador. Mediante la observación de los datos registrados desde 1990 hasta 2014 [ 65 ], se ve que los números

habían sido continuamente en aumento, pasando de el 42,5 a 49 Mt de CO 2 eq ( Figura 7 ) cuando el objetivo era en realidad para reducir este número a 25,5 Mt de CO 2 eq [ 65 ]. Basándose en los datos de las emisiones de gases de efecto

invernadero en el sector agrícola 1990-2014, se hizo una proyección logarítmica de la tendencia para estimar los niveles

que se alcanzará en el año 2030 ( Figura 7 ). El valor obtenido fue de casi el 50 MtCO 2 eq , lo que representa una

diferencia que es 24 MtCO 2 eq mayor que el objetivo oficial. De este modo, la contribución de la producción fotovoltaica en invernaderos hacia el cumplimiento de los objetivos en

el sector agrícola podría ser fundamental, ya que podría reducir las emisiones en 9,3 MtCO 2 eq , disminuyendo la

diferencia antes citada en un 40% ( Figura 7 ). Por esta razón, la adopción de medidas destinadas a aplicar esta tecnología

en invernaderos contribuiría significativamente el cumplimiento de los compromisos de la Estrategia 2030. 3.2.2. Implicaciones en el desarrollo socioeconómico regional

Previsiones de contribuciones para la energía fotovoltaica, en términos de producción y consumo, se llevaron a cabo

en 2011 por el Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía [ 52 ]. Este análisis reveló que si el crecimiento

fotovoltaico había continuado en la última década ( Figura 8 ), el PIB habría aumentado en aproximadamente un 2% para el conjunto de España en el año 2020, que se correlaciona con un aumento en el ingreso directo de 3784.3 millones de

euros. Sin embargo, esta tendencia de crecimiento y las previsiones se vieron gravemente obstaculizados por las nuevas

políticas energéticas mencionadas anteriormente.

Al hacer previsiones en estos campos es complicado, especialmente cuando hay cambios importantes a escala macroeconómica (como se describe en el caso de España), varios estudios corroboran el efecto positivo del desarrollo de

las energías renovables en las variables socioeconómicas específicas. En uno de estos estudios, Apergis y Payne

analizaron 20 países de la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo) durante 1985-2005 y descubrieron

una relación positiva entre el consumo de las energías renovables y el crecimiento del PIB [ 66 ]. Más específicamente encontraron que un aumento del 1% en el consumo traduce en un aumento del 0,76% del PIB nacional. Del mismo modo,

Sadorsky también obtuvo una relación positiva entre el consumo y el ingreso per cápita en un estudio de 18 economías en

desarrollo [ 67 ]. Por otra parte, un estudio de los países del G7 por Tugcu reveló una relación causal entre el crecimiento

económico y renovable [ 68 ]. Sin embargo, otros estudios no encontraron resultados concluyentes [ 69 ], sobre todo en el caso de España, aunque el mencionado estudio terminó en 2004, por lo que el IDAE (Instituto para la Diversificación y

Ahorro de la Energía) utiliza los datos a partir de 2005 [ 52 ]. Mediante el uso de los impactos de tendencias 2005-2010,

este estudio elaborado las previsiones para 2015 y 2020, que luego fueron extrapolados a 2030 [ 53 ].

El uso de estas referencias para el caso español, teniendo en cuenta el contexto actual de la nueva legislación, un pronóstico se hace por el impacto de la energía fotovoltaica energía eléctrica generada en invernaderos en el sureste del

país ( Tabla 7 ). De esta manera, las previsiones de IDAE se basan en un escenario de instalación que incluye un nuevo

mínimo de potencia de aproximadamente 1.000 MW anuales [ 52 ], llegando a 2020 con una potencia instalada de 8.367

MW (14.316 GWh generados). Sin embargo, con el marco político real durante ese tiempo, la nueva potencia instalada 2010-2015 fue 1.258 MW ( Figura 2 ), lejos de la predicción mencionada anteriormente. Por otro lado, si tenemos en

cuenta la instalación de los sistemas propuestos en invernaderos, se observa que la capacidad de energía que se puede

instalar en los próximos cinco años es 5917 MW (144 kWp / hectárea × 41,092 hectáreas). Esto se movería más cerca de

España 85,76% del escenario imaginado por algunos papeles para el año 2020 [ 52 , 53 ]. Energía PV representa 27,9% del empleo para todas las energías renovables y es uno de los tipos que más contribuyen

a la I + D (1,9% del PIB) [ 70 ]. En este sentido, estas cifras posición el sector energético cerca de la media EU28

[ 15 ]. Aunque el sector energético de España representa un mayor porcentaje de su PIB que el resto de la EU28, este

mismo sector se encuentra todavía muy por detrás de la media EU28 en términos de empleo y el gasto de I + D [ 68 ]. Otros efectos específicos también deben ser considerados en términos de impacto social y nacional [ 53 ]. Por un lado,

varios estudios calificar la creación de empleo en las energías renovables como el empleo estable y de alta calidad: más

del 80% de los puestos de trabajo tienen un contrato indefinido, que requieren ya sea alta cualificación (educación

superior en 31%) o calificaciones medianas (24% estudios oficiales) ; el salario promedio es 52% mayor que en el resto de la economía y superior a la media en los sectores industriales [ 52 , 70 ]. Por otra parte, un impacto positivo también se

observa en relación con el empleo de los jóvenes [ 71 ].

En general, esta energía constituye una forma de complementar la generación de ingresos, no sólo por su impacto en las variables socioeconómicas indicadas, sino también mediante el ahorro de energía, tanto a nivel nacional como

regional. Sin embargo, es precisamente este impacto regional que permita lograr el mayor efecto en términos de apoyo y

consolidación de un sector “agroalimentario energía”, con repercusiones directas sobre los servicios industriales y

secundarios vinculados a este sector [ 72 ]. Como se ha indicado anteriormente, este impacto sería crear una vasta distribución de la renta, con muy bajos costos de distribución, dada la proximidad de los consumidores clave.

3.2.3. Impacto económico en el sudeste de España Sector de efecto invernadero

En esta línea, la estimación se realiza por debajo de las consecuencias del uso de la energía fotovoltaica generalizado

para el conjunto de la agricultura hortícola en el sureste de España, que representa el 95% de los cultivos hortícolas en invernaderos españoles. Esto se calcula en términos de ahorro de energía monetarias, mientras que la aplicación sólo una

cantidad mínima para suministrar el autoconsumo de 1,09%, y teniendo en cuenta los principales cultivos de invernadero

(cultivos de ciclo largo son: tomate, pimiento, pepino, berenjena y calabacín) . La Figura 9 muestra cómo la provincia de

Almería representa más del 73% de la superficie de efecto invernadero en el sudeste de España, y tomate y pimiento solo constituyen 61% del total. Teniendo en cuenta el tamaño de la granja estándar, la producción y los precios promedio de

consumo de energía por cultivo, es posible calcular los ahorros que se lograrían mediante la implementación de esta

tecnología a lo largo de todo el sector.

La Figura 10 muestra el ahorro para cada cultivo en términos relativos (de acuerdo con el caso base). Los ahorros más de beneficio anual, dependiendo del tipo de cultivo, oscilan entre el 6% para la pimienta (9,8% con la ayuda) y 11,9%

para la berenjena (20,3% si existen subsidios). Los ahorros absolutos varían entre € 3470 en el tomate sin subvenciones

(€ 4940 si tenemos en cuenta que existen los subsidios) y 2320 € en pepino (€ 3740 con subsidios). Debe tenerse en

cuenta que la aplicación de la energía fotovoltaica sería de especial interés dado el potencial de crecimiento de los beneficios para los productores especializados en el tomate, la berenjena y el calabacín.

Teniendo en cuenta toda la zona de producción ( Figura 11 ), los ahorros totales serían 62 millones € sin ninguna

ayuda. Esto representa el 7,8% de todas las ganancias del sector (que alcanza 795 millones €). El cultivo que más

contribuye al sector es el tomate (27 millones €), debido a una mayor área de superficie agrícola (14.025 hectáreas). Los productos que siguen en importancia son pimiento, el calabacín y el pepino, los dos últimos con cifras similares

(rondando los 15 millones de € en ahorros). Cuando las subvenciones se tendrán en cuenta, esto implicaría un ahorro que

alcanzarían 96 millones € (12,1% de todas las ganancias del sector).

La Figura 12 muestra el ahorro del sector en euros como resultado de la mayor área de invernaderos con instalaciones de paneles PV (18.000 m 2 ). Como puede verse, simplemente pasando de 1,09% de la superficie hasta el 3,7%, ahorro

aumentaría en un 240% (teniendo en cuenta la presencia de la ayuda), llegando a 299 millones €, es decir, un 38% todos

los beneficios combinados. En general, la aplicación de esta tecnología sería absolutamente asegurar la rentabilidad en un

sector muy variable, como es la agricultura.

4. Conclusiones

En el contexto de la UE28, se han establecido diversos enfoques en términos de estrategia energética y cambio

climático para los próximos años. Sin embargo, en la política energética española no existen líneas de actuación en estos

temas. Esto es claramente visible en el hecho de que, por un lado, las previsiones y los compromisos para 2020 terminarán muy por debajo de los objetivos inicialmente establecidos y, por otro lado, falta una estrategia claramente

definida para cumplir el compromiso para 2030.

Un análisis general de los efectos de las políticas actuales revela claramente que las inversiones en energías

renovables en España se han estancado. Como consecuencia, y lo que es más importante, la explotación de la energía fotovoltaica se ha detenido, mientras que las inversiones en este tipo de energía han tendido a aumentar progresivamente

en el resto de Europa y en otros lugares. El impacto a corto plazo de esta situación en el contexto energético general de

España supone una inversión en el movimiento de sustitución de las energías contaminantes, así como una disminución

de la capacidad de cumplimiento de los compromisos relativos al clima y la energía en el marco de la Unión Europea. Hasta ahora este trabajo se ha centrado en el concepto de la aplicación específica de la energía solar fotovoltaica a la

agricultura. El análisis de los impactos socioeconómicos y medioambientales de la aplicación de las tecnologías

fotovoltaicas utilizando estructuras de invernadero en el área mediterránea revela:

El uso de esta tecnología en el escenario de autoconsumo produce aumentos en la rentabilidad de la granja. Estos aumentos varían en los escenarios evaluados, oscilando entre 0,88% y 52,78%.

En cuanto a los efectos sobre la política ambiental española, la implementación de esta tecnología en

invernaderos reduciría en un 38% la brecha previsible respecto al objet ivo de reducción de GHG para

2030. Además, la tecnología fotovoltaica permitiría alcanzar casi completamente el compromiso del 20% de

energías renovables para 2020.

Desde el punto de vista macroeconómico, los efectos sobre la creación de empleo y la contribución al PIB regional ya la I + D podrían ser importantes. Esto también mejoraría el desempeño del sector agroalimentario en forma de ahorro de energía distribuido en toda la región.

En general, los datos obtenidos en el presente artículo revelan el enorme potencial que la energía fotovoltaica tiene en

un futuro próximo en combinación con invernaderos. Sin embargo, este prometedor escenario requiere que se

introduzcan cambios en la política energética española, que según diversos informes técnicos importantes está previsto:

Mejoras previsibles en las políticas y regulaciones para promover las energías renovables en sustitución del

consumo de combustibles fósiles, así como los impuestos verdes que penalizan a los últimos.

Eliminación gradual de los obstáculos que limitan el autoconsumo con el fin de crear una mayor presión social contra el llamado "Impuesto del Sol". En la actualidad, esta eliminación se ha logrado en instalaciones de baja

potencia, y se prevé que este valor siga subiendo.

Aunque el presente estudio se limita a una región específica en territorio español y sus estimaciones se hicieron para el contexto actual, que se caracteriza por la falta de estrategias precisas de política energética, los enfoques que presenta

podrían quizás aplicarse en otras regiones del Mediterráneo que Por ejemplo, Italia o Turquía, dada la considerable

radiación solar, y en esas regiones, por ejemplo, China, con una concentración de invernaderos que, en algunos casos, ya

han comenzado a implementar tecnologías similares. De esta manera, las obras futuras podrían centrarse en el análisis comparativo de experiencias y en una revisión de las

políticas energéticas en diferentes contextos internacionales. Alternativamente, pueden realizarse análisis sobre las

implicaciones de la aplicación de sistemas fotovoltaicos en ciertas actividades auxiliares de la agricultura, como las

plantas de reciclaje, las cooperativas de envasado o las destinadas a la eficiencia del uso del agua y el aumento del

abastecimiento de agua, como las plantas de desalinización con energía solar, De las principales preocupaciones en

determinadas regiones agrícolas del medio ambiente mediterráneo.

Expresiones de gratitud

Esta investigación fue parcialmente financiada por la ayuda española MCINN y FEDER (proyecto ECO2014-52268-

P) y por la Junta de Andalucía (proyecto SEJ-2555, Consejería de Economía, Innovación y Ciencia). Los autores también

agradecen el apoyo recibido del proyecto C-BIRD, Cooperative Business y Innovative Rural Development (proyecto 611490, FP7-PEOPLE-2013-IAPP).

Contribuciones de autor

Ángel Carreño-Ortega realizó y analizó el análisis costo-beneficio y los resultados ambientales de paneles

fotovoltaicos en invernaderos. Emilio Galdeano-Gómez diseñó y analizó las implicaciones en el desarrollo socioeconómico regional y escribió las conclusiones. Juan Carlos Pérez-Mesa preparó, analizó y escribió todos los datos

relativos al impacto económico en el sector invernadero del sureste de España. María del Carmen Galera-Quiles escribió

la introducción y el estado del arte.

Conflictos de interés Los autores no declaran ningún conflicto de intereses. Los patrocinadores fundadores no tuvieron ningún papel en el

diseño del estudio; En la recolección, análisis o interpretación de datos; O en la redacción del manuscrito y la decisión de

publicar los resultados.

Apéndice A

Cuadro A1. Impuestos para el autoconsumo de energías renovables (a partir de enero de 2016).

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Figura 9. Distribución de la superficie de los invernaderos (hectáreas) en el sureste de España. A) Distribución

porcentual por provincias; Y b ) Distribución porcentual por cultivo.

Figura 10. Ahorro% de acuerdo al beneficio de cada cultivo.

Figura 11. Ahorros (millones €) en el sector hortofrutícola en el sureste de España utilizando sistemas fotovoltaicos.

Figura 12. Ahorro (millones €) en el sector hortofrutícola en el sureste de España utilizando sistemas fotovoltaicos.

Tabla 1. Valores base del análisis de sensibilidad.

Tabla 2. Análisis de sensibilidad (1,8 ha).

Tabla 3. Variación de la rentabilidad dependiendo de las dimensiones del invernadero (escenario de autoconsumo).

Tabla 4. Estimación de la producción de energía para un área de 10% de invernadero cubierta por módulos FV (Cálculo

de autores).

Cuadro 5. Proyección de energías renovables (ktep) 2015-2020 (Cálculo de autores).

Cuadro 6. Reducción de las emisiones de GEI en un 10% de área de invernadero cubierta por módulos fotovoltaicos

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Cuadro 7. Impacto sobre el PIB, el empleo y la I + D: previsiones para 2020. Estimaciones basadas en [ 52 , 53 ].

© 2017 por los autores. Licenciatario MDPI, Basilea, Suiza. Este artículo es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos y condiciones de la licencia Creative Commons Attribution (CC BY)

( http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ ).