Científicos del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (Fraunhofer ISE) de Alemania y de la Universidad Tarbiat Modares (TMU) de Irán han diseñado un sistema fotovoltaico para la coproducción de microalgas y electricidad.

Explicaron que las instalaciones acuícolas suelen tener unos costos de electricidad elevados, que representan aproximadamente el 40% de sus costos energéticos totales, y que alrededor del 0,5% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero son atribuibles a la acuicultura. «El cultivo de microalgas en sistemas de estanques abiertos, cuando se integra con tecnología fotovoltaica, puede mejorar la eficiencia energética y reducir la evaporación del agua, alineando aún más las prácticas acuícolas con los objetivos de mitigación del cambio climático», subrayaron.

El grupo de investigación describió la tecnología propuesta como un sistema «acuavoltaico pequeño» compuesto por un estanque abierto de canal, una rueda de paletas mecánica, un motor y un sistema de transmisión de potencia, un circuito de control de velocidad del motor, un módulo fotovoltaico de 100 W, y una batería de 12 V con una capacidad de 60 Ah, un inversor y un controlador de carga de 10 A.

El elemento clave del sistema, el estanque de polietileno de canalización, se concibió con un diseño abierto para permitir el acceso de la luz solar y el aire. Normalmente, estos estanques tienen un diseño poco profundo para reducir la evaporación y la contaminación, así como para favorecer la circulación continua del agua.

Los académicos fijaron la profundidad óptima del agua para la producción de microalgas en el estanque en 0,3 m. «Controlando esta profundidad específica del agua junto con otros parámetros como la velocidad de rotación y el tiempo de reacción, es posible crear condiciones favorables tanto para la producción de microalgas como para la generación de electricidad en el sistema acuavoltaico», explicaron además.

El rendimiento del sistema se evaluó mediante una serie de pruebas experimentales realizadas del 9 al 15 de mayo, en diferentes condiciones meteorológicas. Los principales parámetros fueron la radiación solar, la temperatura del aire y la velocidad del viento.

El análisis demostró que el sombreado causado por el panel solar tiene un impacto «significativo» en el control de la temperatura y el rango de pH en el estanque de producción de microalgas. No obstante, el módulo fue capaz de cubrir aproximadamente el 98,6% de la demanda anual de electricidad de la instalación acuícola.

El equipo también llevó a cabo un análisis tecnoeconómico de un sistema que albergaba el cultivo de espirulina, alga verde azulada que contiene vitaminas, minerales, antioxidantes y proteínas, y descubrió que era capaz de lograr unos costos de electricidad un 7% inferiores en comparación con un sistema de referencia alimentado con electricidad de la red.

«El costo de la espirulina producida con el sistema acuavoltaico en el quinto año se calculó en 0,4975 dólares/g a un tipo de interés del % y 0,331 dólares/g a un tipo de interés del 10%», destacaron los científicos. «Además, el costo por litro de la espirulina producida con el sistema acuavoltaico se calculó en 0,7133 dólares/g».

Los detalles del sistema pueden consultarse en el artículo «Development and experimental performance evaluation of a small-scale aquavoltaic system for microalgae production» (Desarrollo y evaluación experimental del desempeño de un sistema aquavoltaico a pequeña escala para la producción de microalgas), publicado en Results in Engineering. «El presente estudio subraya que la acuavoltaica podría tener el potencial de aumentar aún más la producción de microalgas y reducir así los costos de producción», concluyen los investigadores.

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