Las empresas de servicios públicos ofrecen tarifas eléctricas flexibles según la hora del día para reducir la demanda en las horas pico. De esa manera, los consumidores pueden ahorrar algo de dinero, por ejemplo, utilizando el lavavajillas o la secadora por la noche. Y las empresas de servicios públicos evitan la necesidad de realizar inversiones masivas en plantas eléctricas para satisfacer la demanda máxima.
Por Nicolas Posunko, Instituto de Ciencia y Tecnología de Skolkovo
Ahora bien, si esto funciona con la ropa, no hay motivo para que no funcione con la agricultura de interior y también haga que las verduras de hoja sean más baratas. Si cultivas lechuga por la noche, sigue siendo la misma lechuga, ¿verdad? Los investigadores de Skoltech decidieron averiguarlo realizando un experimento de un mes en invernaderos modelo y granjas verticales llamadas fitotrones.
Su artículo en Applied Energy concluye que modificando el horario de iluminación artificial es posible reducir las facturas de electricidad asociadas en casi una cuarta parte. Y la lechuga está bien.
El clima de muchos países hace que los invernaderos sean el modo por excelencia de cultivar hortalizas, no sólo por razones de temperatura, sino también porque no hay suficiente luz natural. Así que, si los agricultores dependen de todas formas de la luz eléctrica, ¿por qué no encenderla durante las horas punta?
El sistema de control del microclima interior en invernaderos o granjas verticales podría entonces apagar las luces durante las horas más caras, porque las verduras necesitan de todas formas la noche para crecer sanamente. Pero a diferencia de una lavadora , una planta es un organismo vivo que crece, y debemos asegurarnos de que sustituir una noche continua por varios periodos más cortos de oscuridad no interfiera en el crecimiento.
«Realizamos un experimento cultivando diferentes variedades de lechuga y endibia (también conocida como achicoria) en dos invernaderos idénticos bajo las mismas condiciones con excepción del régimen de iluminación», dijo el autor principal del estudio, Javier Peñuela, estudiante de doctorado de sistemas de ingeniería en Skoltech.
«Ambos grupos de plantas recibieron 16 horas diarias de luz con la intensidad recomendada. Sin embargo, en el grupo de control las horas de oscuridad se agruparon para coincidir aproximadamente con la noche natural, mientras que en el grupo de prueba las horas de oscuridad se distribuyeron a lo largo del día en función de los momentos en que la electricidad era más cara. Esto no afectó de forma mensurable al crecimiento de las plantas en ninguna de las variedades».
«Creemos que este resultado podría extenderse a la albahaca, la espinaca y otras verduras de hojas verdes, ya que en nuestros experimentos tomamos en cuenta la diversidad genética para evaluar posibles efectos negativos en las tasas de crecimiento», agregó la profesora asociada Cécile Ben de Skoltech Agro, coautora del estudio.
Los investigadores también llevaron a cabo un experimento similar con lechuga en una granja vertical de cuatro pisos, con el mismo resultado. Es decir, una vez finalizado el período de prueba, el equipo comparó los cultivos del grupo de prueba con los del grupo de control contando el número de hojas y midiendo el peso de las plantas, tanto recién cosechadas como secas. No se observaron diferencias significativas.
En cuanto al potencial de ahorro de costes, los cálculos presentados en el estudio muestran que los gastos de iluminación artificial pueden reducirse entre un 15% y un 23%, dependiendo del modo de compensación que se utilice por parte de la empresa eléctrica. El valor más bajo de los dos corresponde a la llamada respuesta a la demanda basada en el precio, y el valor más alto resulta de añadir a esto la respuesta a la demanda basada en el contrato.
El primero implica aprovechar las tarifas eléctricas por hora, y el segundo implica un contrato explícito a largo plazo en el que la granja se compromete a apagar las luces durante un tiempo determinado si así lo solicita la empresa de servicios públicos. Para la red rusa, esto supondría un ahorro de hasta 110 millones de dólares al año.
En última instancia, reducir el coste de producción de verduras puede frenar el crecimiento de los precios.
«En esencia, nuestro trabajo se centra en las sinergias potenciales no explotadas entre la industria alimentaria y el sistema energético en un entorno urbano», comentó el coautor del estudio, el profesor Laurent Gentzbittel de Skoltech Agro.
«Estas sinergias son posibles gracias a la digitalización y la descarbonización del sistema energético», afirmó el profesor asociado del Centro de Ingeniería Henni Ouerdane, investigador principal del estudio.
«Esta transformación es una iniciativa costosa, que sin embargo crea muchas oportunidades para aumentar la eficiencia de la capacidad de generación, reduciendo el costo de operación y expansión del sistema energético. La flexibilidad del lado de la demanda permite que gran parte de esos beneficios de reducción de costos se asignen a industrias como la agricultura de interior, que crean esa flexibilidad, transformando su avidez de energía de una desventaja a una oportunidad».
Según los investigadores, la ventaja económica que han demostrado podría ser parcialmente transferible a los tomates, pepinos y, en menor medida, a las fresas. Debido a que estas plantas florecen y dan frutos, pasan por etapas adicionales de desarrollo durante más de la mitad de su vida, durante las cuales los hallazgos del estudio de las hortalizas de hoja verde podrían no ser aplicables.
Para algunas variedades, las condiciones de iluminación son críticas durante y después de la aparición de las inflorescencias. El desarrollo de variedades fotosensibles y neutras que florecerán independientemente de la duración del día puede permitir beneficiarse de la flexibilidad de la demanda energética que ahorra costos para la agricultura de interior también para esos cultivos.
Además de abarcar más variedades de plantas, el estudio podría ampliarse considerando también formas de economizar en gastos de calefacción. Los miembros del equipo responsable del estudio consideran que la respuesta a la demanda es el futuro de la industria energética.
Si bien los conjuntos masivos de acumuladores, como las baterías de flujo redox de vanadio desarrolladas en Skoltech, sin duda desempeñarán un papel en equilibrar la carga en la red, las estrategias de respuesta a la demanda de cada vez mayor sofisticación contribuirán al mismo objetivo sin necesidad de ningún hardware masivo, manteniendo la red en equilibrio puramente en virtud de las fuerzas del mercado.
Más información: Javier Penuela et al, La industria de la agricultura de interior: un actor prometedor en los servicios de respuesta a la demanda, Applied Energy (2024). DOI: 10.1016/j.apenergy.2024.123756
