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Implementación de Energía fotovoltaica como solución eficiente para la oxigenación en la acuicultura: un caso de éxito.

• Vanessa Lucia Flórez Ramos.

Correo: Ingvanelu@gmail.com.

ID ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0123-9326

1. Introducción

Según datos del Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, la producción piscícola ha crecido a un ritmo constante gracias a inversiones tanto del sector privado como del gobierno. Además, Colombia es uno de los principales productores de tilapia, trucha y cachama, generando alrededor de 57.756 empleos directos y 173.269 indirectos, principalmente en los departamentos de Huila, Meta, Tolima, Antioquia y Valle del Cauca (ITM, 2023), donde las condiciones climáticas son favorables para el cultivo.(Villamil, 2024). Para la optimización de sistemas de producción piscícola se recomienda la implementación de los sistemas de energía solar fotovoltaica (FV) se ha demostrado en los proyectos de electrificación rural realizados en todo el mundo, en especial el de los sistemas solares domésticos; La importancia económica de los sistemas fotovoltaicos es gracias a la constante disminución de sus precios, así como por la experiencia en su aplicación en otros sectores, como los servicios sociales y comunales, la agricultura y otras actividades productivas capaces de repercutir significativamente en el desarrollo rural.(Van Campen et al., 2000).

La implementación de sistemas fotovoltaicos en la piscicultura también se conoce como sistemas acuavoltaicos los cuales no solo suministran energía limpia, sino que además están impulsando la digitalización de la acuicultura.  Las infraestructuras alimentarias por energía solar permiten ya el control en tiempo real de parámetros clave de calidad de agua, como oxígeno disuelto, la temperatura y la turbidez. Estas herramientas ayudan a mantener condiciones estables en los estanques, reducen la mortalidad de los peces y mejoran los rendimientos. (allaquaculture, 2025).

La piscicultura ha tenido un impacto positivo en Colombia tanto en la costa norte como al interior del país, debido a la gran diversidad de especies que nos ofrece el territorio, donde los recursos y los ecosistemas han permitido adelantar el cultivo de especies hidrobiológicas.(Lema-Ilguán et al., 2017).

El rápido crecimiento de la producción acuícola necesita de una mayor demanda de energía, que se estima en cerca del 40% del costo total de energía. Las principales fuentes de energía para la acuicultura incluyen el petróleo y otros combustibles fósiles.  Por lo cual el uso de la energía solar en la acuicultura se viene incrementando debido a los beneficios del bajo costo de operación, ciclo de vida largo, ambientalmente amigables, sin emisiones de CO2, y baja contaminación del suelo.(aquahoy, 2021).

2. La Acuicultura Colombiana: Oportunidades y Desafíos Energéticos.

La piscicultura desempeña un papel crucial en la seguridad alimentaria y la economía de las comunidades, y su sostenibilidad se ha convertido en un tema primordial en el contexto global(Garcia & Gerardo, 2024).

La acuicultura es una de las áreas de producción de alimentos de más rápido crecimiento, y constituye una de las fuentes más importantes de alimentos, nutrición, ingresos y medios de vida en todo el mundo; por lo tanto, la piscicultura requiere del uso tierras, y aguas dulces, los cuales a escala mundial son cada vez más escasos y caros. Para el 2030, el mundo podría sufrir un déficit global de agua del 40% (Peña Suárez & Sanabria Díaz, 2022).

La producción acuícola a nivel mundial ha crecido aproximadamente un 3,2 % anual, superando la tasa de crecimiento demográfico (1,6%). En Colombia, la piscicultura se ha implementado desde hace varios años; sin embargo, enfrenta dificultades relacionadas con la adecuación, sostenibilidad e implementación de los sistemas productivos. Uno de los principales desafíos es el alto consumo de energía necesario para mantener las condiciones óptimas del sistema.(Martínez et al., 2025).

El desarrollo positivo que ha tenido la acuicultura en Colombia tanto en la costa como en el interior del país se debe a la gran bondad que nos ofrece el territorio Colombiano zonas donde los recursos y los ecosistemas han permitido adelantar el cultivo de especies hidrobiologías, como camarón tilapia, trucha, carpa y especies nativas como el bocachico cachama, fundamentados los cultivos en etapas como: Producción de alevinos, las actividades de levante y engorde, procesamiento o transformación de la producción acuícola y la comercialización.(Parrado Sanabria, 2012).

3. Tecnología Fotovoltaica: Fundamentos y Ventajas para la Acuicultura.

La tecnología fotovoltaica se trata, de una tecnología que permite la conversión de la energía proveniente del sol en energía eléctrica. Esta conversión de energía se logra debido al efecto fotovoltaico, el cual consiste en la obtención de una corriente directa producto de la radiación electromagnética emitida por la luz del sol. Para este proceso es necesaria la implementación de una célula fotovoltaica constituida de material semiconductor que se ha sometido a un proceso de dopaje, para dar lugar a un campo eléctrico dentro de sí. La luz proveniente del sol emite fotones que son partículas energéticas, al incidir en la célula dichos fotones pueden ser reflejados, absorbidos o simplemente atravesar sin causar ningún efecto(Gruezo-Valencia & Solis-Mora, 2022).

En el mundo, el consumo de energías renovables se ha incrementado en un promedio de 2.3% desde el año 2015. En la actualidad mundial existe una conciencia de la importancia de las ER y la eficiencia energética como mecanismos fundamentales para abordar el cambio climático, la creación de nuevas oportunidades económicas y proporcionar acceso a la energía a millones de personas que aún viven sin servicios de energía modernos.(Cifuentes & Macal, 2021)

Por tal motivo, para alcanzar una implementación exitosa de la energía solar fotovoltaica, es fundamental que la política, rentabilidad, la confiabilidad y la eficiencia se fusionen de manera sinérgica. En este contexto, al analizar la eficiencia de las células solares, es crucial considerar su impacto directo en la rentabilidad del sistema, ya que se puede lograr conseguir una célula solar bastante eficiente, pero con materiales demasiado costosos que eviten su circulación comercial.(Enríquez et al., 2024)

Las fuentes renovables tienen su origen a partir de la energía solar, no se agotan ni

contaminan el ambiente. Se pueden aprovechar en sistemas térmicos y los sistemas fotovoltaicos

para la generación de electricidad, los impactos ambientales asociados con el suministro de energía eléctrica mediante la utilización de los combustibles no renovables y sus altos precios, han propiciado el auge en el uso de las fuentes renovables.(Mera Bravo & Rodríguez Gámez, 2024)

4. La Oxigenación como Factor Crítico de Éxito.

Con respecto al oxígeno disuelto, se tiene que el grado de saturación es inversamente proporcional a la altitud y directamente proporcional a la temperatura y PH. Es por ello que la tilapia es capaz de sobrevivir a niveles bajos de oxígeno disuelto (1,0 mg/l), pero esto provoca efecto de estrés, siendo la principal causa de origen de infecciones patológicas. Para mantener un cultivo exitoso de tilapia, los valores de oxígeno disuelto deberían estar por encima de los 4 mg/L; valores menores hacen que se reduzca el crecimiento e incrementa la mortalidad, No obstante, la ausencia de monitoreo confiable sobre estos cultivos de peces ha causado incertidumbre en su producción sostenida y eficiente. En consecuencia, se requieren sistemas que permitan monitorear tales variables en tiempo real, así como visualizarlos en interfaces gráficas.(Vargas Caro & Muñoz Sabogal, 2020).

En el cultivo de peces es importante mantener niveles apropiados de oxígeno disuelto en el agua con el fin de hacer más eficiente el desarrollo y reproducción de las poblaciones. Los concentradores o generadores de oxígeno son dispositivos capaces de producir un flujo rico en oxígeno a partir del aire, estos dispositivos se presentan como una fuente económicamente sostenible para piscicultores con acceso a un suministro eléctrico fiable.(Capote Sánchez, 2018).

Para la implementación de un cultivo piscícola intensivo; es importante que el acuicultor evalué los parámetros correctos de las variables físico químicas del estanque para un correcto crecimiento y desarrollo de los peces, debido a que cada tipo de especie a cultivar tiene que tener ciertas condiciones de oxigenación, temperatura del estanque y pH del agua, para una correcta comercialización. Después de realizada la investigación se determinó que la variable de oxigenación; es la más importante y por tal motivo se hace necesario la existencia de un control de ella, ya que esta interviene en mayor parte en la capacidad de crecimiento y desarrollo del pez.(Medina Requejo & Villalobos Díaz, 2025).

5. Energía Fotovoltaica en la piscicultura.

La energía solar es considerada una de las fuentes de energía más importante en los últimos años y es utilizada por paneles fotovoltaicos para generación de electricidad, por lo que es una valiosa alternativa para generar energía de calidad, estable y mejorar eficiencia energética en una residencia. En concreto, es de mucha importancia el estudio de implementar paneles solares como alternativas generadoras de electricidad.(Silva et al., 2023).

La energía solar suele ir acompañada de la percepción de que es limpia y amigable con el medioambiente y que no produce contaminantes. Sin embargo, esto no es del todo cierto, ya que en el proceso de elaboración y desecho de los componentes que conforman las células y los paneles fotovoltaicos se generan algunos contaminantes y emisiones que pueden ser perjudiciales para el ser humano. Lo que corresponde es contrastar los beneficios que tiene con respecto al uso de los combustibles fósiles. (Quiroz Henao, 2023).

El uso de energía renovable contribuye con problemas medioambientales como la lluvia acida y el calentamiento global por la emisión de CO2 entre otros que se presenta con el uso de energías convencionales, situación que de no ser controlada según la organización del medio ambiente y la organización mundial de la salud, se verá reflejada cada vez más en la mortalidad temprana de personas y en general de los seres vivos del planeta, este tipo de generación de energía se adapta para instalarlo en sectores remotos con una buena radiación solar. (May Riaño & José Epitacio Santiago, 2020).

Tabla 1: Requerimientos clave de calidad de agua para especies piscícolas principales en Colombia.

Conclusiones.

• La integración de sistemas de energía solar fotovoltaica en la acuicultura colombiana representa un caso de éxito paradigmático de cómo la tecnología puede resolver problemas críticos de sostenibilidad económica y ambiental. La evidencia revisada demuestra que los sistemas FV no solo solucionan el desafío del alto costo energético para la oxigenación, sino que también impulsan la necesaria digitalización del sector. Al garantizar un suministro estable y limpio de energía, se asegura el control del parámetro más crítico, el oxígeno disuelto, lo que se traduce directamente en una mayor productividad, menores pérdidas y una operación más amigable con el medio ambiente. La política pública y la inversión privada deben orientarse a fomentar esta sinergia para consolidar el crecimiento sostenible de la piscicultura en Colombia.

• La energía solar suele ir acompañada de la percepción de que es limpia y amigable con el medioambiente y que no produce contaminantes. Sin embargo, esto no es del todo cierto, ya que en el proceso de elaboración y desecho de los componentes que conforman las células y los paneles fotovoltaicos se generan algunos contaminantes y emisiones que pueden ser perjudiciales para el ser humano. Lo que corresponde es contrastar los beneficios que tiene con respecto al uso de los combustibles fósiles.(Quiroz Henao, 2023).

Referencias:

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aquahoy. (2021, diciembre 10). Energía solar para la acuicultura: Potencial y tendencias. https://aquahoy.com/energia-solar-acuicultura-potencial-tendencias/.

Capote Sánchez, A. (2018). Diseño de un generador de oxígeno para su aplicación en piscicultura. https://repositorio.uniandes.edu.co/items/ad000aeb-92bc-4d74-9a10-1dca4a7998d7

Cifuentes, D. A., & Macal, I. (2021). Estudio de Caso: Generación de Energía Fotovoltaica en Zamorano [PhD Thesis, Zamorano: Escuela Agrícola Panamericana, 2021.]. https://bdigital.zamorano.edu/bitstream/11036/6960/1/AGN-2021-T006.pdf

Enríquez, R. F. C., Domínguez, D. P. G., & Correa, D. O. (2024). Evolución tecnológica de la generación solar fotovoltaica: Una revisión de la literatura en la última década. Revista Tecnológica - ESPOL, 36(2), Article 2. https://doi.org/10.37815/rte.v36n2.1158

Garcia, H., & Gerardo, E. (2024). Diseñando un futuro sostenible en la piscicultura de Yopal: Dispositivo de alimentación automatizado y solar para cultivos de tilapia. http://repository.unad.edu.co/handle/10596/60858

Gruezo-Valencia, D. F., & Solis-Mora, V. S. (2022). Inversores inteligentes de energía solar fotovoltaica. Polo del Conocimiento, 7(4), Article 4. https://doi.org/10.23857/pc.v7i4.3887

Lema-Ilguán, A. F., Padilla-Calle, S. F., Altamirano-Santillán, E. V., Vallejo-Vallejo, G. E., & Velastegui-Noboa, H. M. (2017). Implementación de un sistema automatizado de bombeo de agua para la generación de oxígeno artificial utilizando energía solar para piscicultura de la finca “El Porvenir”. Polo del Conocimiento, 2(3), Article 3. https://doi.org/10.23857/pc.v2i3.297

Martínez, I. Y. H., Flórez, L. F. P., Coronel, W. E., Sanchez, M. R. S., & Duque, J. F. S. (2025). Optimización del consumo energético en sistema piscícola con tecnología Biofloc mediante un controlador lógico programable (PLC). REVISTA COLOMBIANA DE TECNOLOGIAS DE AVANZADA (RCTA), 2(46), Article 46. https://doi.org/10.24054/rcta.v2i46.3561

May Riaño, D. D., & José Epitacio Santiago, A. V. (2020). Diseño de un sistema inteligente y autosostenible de oxigenación de estanques utilizados en piscicultura.

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Peña Suárez, J. F., & Sanabria Díaz, E. J. (2022). Plan de negocio empresa piscícola aguas del cacique para la producción de tilapia roja (oreochromis sp) y nilótica (oreochromis niloticus) en estanques de geomembrana en el municipio de Florián Santander empleando moringa (moringa olifeira) como inmunoestimulante. https://hdl.handle.net/20.500.12494/46762

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Silva, E. R. C., Inche, Y. N. T., Cerna, C. O. L., & Ayala, A. C. N. (2023). Energía fotovoltaica para el mejoramiento de la eficiencia energética en hogares y edificios: RSL. LLamkasun: Revista de Investigación Científica y Tecnológica, 4(2), 37-47.

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Villamil, S. (2024, septiembre 2). Navegando hacia Nuevos Horizontes: El Potencial de la Piscicultura en Colombia. ANeIA. https://aneia.uniandes.edu.co/navegando-hacia-nuevos-horizontes-el-potencial-de-la-piscicultura-en-colombia/