Agricultura voltaica oferece benefícios para produção agrícola e de energia

O setor agrícola tem enfrentado nos últimos tempos vários desafios, como condições climáticas extremas, conflitos bélicos e falta de insumos e de mão de obra, que colocam em xeque avanços para garantir a segurança alimentar da população mundial. No entanto, também entre as práticas agrícolas, novas tecnologias podem ajudar a garantir mais eficiência, resiliência e sustentabilidade.

Uma dessas tecnologias tem a ver com a agricultura voltaica, ou agrovoltaica, que envolve cultivos sob painéis solares, utilizando a terra simultaneamente para produção de alimentos e de energia. Isso aumenta a eficiência do uso da terra, permitindo que as fazendas agrícolas e solares compartilhem o solo em vez de competirem por ele.

Segundo pesquisas, existe potencial para que sistemas agrovoltaicos forneçam, por meio dos painéis, resfriamento passivo, cobertura de solo e taxas de evapotranspiração mais altas em comparação com fazendas solares tradicionais, melhorando assim tanto a produção agrícola quanto o desempenho e a longevidade dos painéis solares.

Pesquisadores da Universidade de Cornell realizaram estudos para identificar os potenciais benefícios dos sistemas agrivoltaicos em termos de produção de alimentos e de energia. O estudo mostrou que ambas podem não apenas coexistir lado a lado, mas ajudar a melhorar o microclima e a temperatura da superfície dos módulos fotovoltaicos.

“Pela primeira vez, temos uma ferramenta baseada na Física para estimar custos e benefícios da colocalização de painéis solares e cultivos agrícolas a partir da perspectiva da eficiência da conversão de energia e da longevidade dos painéis solares”, explica Henry Williams, principal autor da pesquisa na Escola de Engenharia da Universidade de Cornell.

Por exemplo, em Nova York, cerca de 40% da capacidade das usinas solares em escala de utilitiies são gerados em terras agrícolas. E cerca de 84% das terras consideradas adequadas para a geração de energia solar nessa mesma escala são agrícolas, de acordo com um estudo anterior. Em suas pesquisas sobre desenvolvimento da energia solar, os engenheiros encontraram uma crescente oposição nas comunidades rurais aos projetos em escala de utilities. Segundo eles, reduzir o nível de preocupações por meio do envolvimento da comunidade é essencial para o crescimento sustentável da energia solar em Nova York.

Usando um modelo computacional do microclima baseado em dinâmica de fluidos e dados de temperatura dos painéis solares, o grupo de Cornell avaliou a altura em que os painéis deveriam ser instalados, a refletividade da luz do solo e as taxas de evapotranspiração (processo por meio do qual o vapor de água sobe das plantas e do solo). Os engenheiros mostraram que painéis solares instalados sobre a vegetação apresentam quedas de temperatura de suas superfícies em comparação com aqueles colocados sobre o solo descoberto. Painéis solares foram montados 4 metros acima de uma plantação de soja e registraram redução de temperatura de até 10 graus Celsius em comparação com os montados meio metro acima do solo nu.

O efeito de resfriamento devido à evapotranspiração e albedo da superfície da vegetação e do solo é mais significativo do que o induzido pela maior altura dos painéis. Isso aumenta a eficiência dos painéis solares e também sua vida útil.

Esse benefício duplo é extremamente bem-vindo, já que a demanda global por alimentos deve aumentar 50% até 2050 para alimentar cerca de 10 bilhões de pessoas, segundo o World Resources Institute. Em paralelo, é imperativo acelerar a implantação de sistemas energéticos baseados em fontes renováveis para suprir a crescente demanda de energia e mitigar os impactos das mudanças climáticas.

Exemplo da Coreia do Sul

À parte do estudo de Cornell, pesquisadores na Coreia do Sul cultivaram brócolis sob painéis fotovoltaicos, posicionados a 2 ou 3 metros do solo e em um ângulo de 30 graus, proporcionando sombra e protegendo as culturas das intempéries.

O estudo revelou que a qualidade do brócolis não foi inferior à dos cultivados da maneira tradicional. Também não houve nenhuma mudança significativa no sabor. Além disso, o brócolis produzido sob os painéis tinha um tom mais profundo de verde, tornando-o mais atraente para os consumidores.

Na África Oriental, sistemas agrovoltaicos estão permitindo aos agricultores fazer melhor uso de terras que antes eram vistas como inviáveis. Um projeto no Quênia está usando painéis solares a vários metros do solo, com espaços entre eles, para proteger os vegetais cultivados do estresse térmico e da perda de água. Isso tem permitido investir em uma variedade maior de culturas de maior valor.

Um projeto-piloto na França, com de 5,5 mil painéis solares em uma fazenda no nordeste do país, pretende produzir 2,5 megawatts nos horários de pico, o equivalente à energia consumida por 1.350 pessoas, sem prejudicar o cultivo em larga escala. Capazes de seguir a trajetória do sol, os painéis podem se deslocar verticalmente para deixar a chuva passar. Horizontalmente, podem produzir sombra e reduzir danos causados por intempéries.