Agrovoltaicos: modelo sustentável para o futuro

Os agrovoltaicos representam um sinal de esperança em termos de sustentabilidade nessa era de mudanças climáticas. Referem-se ao uso simultâneo de uma área para produção agrícola e geração de energia elétrica a partir de sistemas fotovoltaicos.

Até pouco tempo atrás, o solo agrícola e os sistemas fotovoltaicos terrestres existiam separadamente. Agora, quem combinar propositalmente as duas formas de uso da terra pode se beneficiar dos efeitos positivos dessa prática.

Matemática favorável: os agrovoltaicos fazem uso extremamente eficiente do solo

Primeiro, vamos supor que a montagem dos painéis fotovoltaicos ocupe no máximo 15% de uma área agrovoltaica, ou que eles geram muita sombra para as plantações.

Em segundo lugar, o rendimento da eletricidade será cerca de 20% menor devido ao maior espaçamento entre as linhas, em comparação com um sistema fotovoltaico convencional instalado em solo.

Com isso, os agrovoltaicos melhoram em até 85% mais 80%, ou seja, em até 165% a produtividade geral. O uso extremamente eficiente da terra é o principal argumento a favor dos agrovoltaicos.

Em todo o mundo, a agricultura está enfrentando eventos climáticos extremos, como chuvas fortes, aumento do calor e granizo.

“Nesses casos, podemos até usar um sistema fotovoltaico para proteger as plantações”, explicou a Dra. Kerstin Wydra, professora de Produção Vegetal e Mudanças Climáticas na Universidade de Ciências Aplicadas de Erfurt.

“Assim, os agrovoltaicos oferecem uma grande oportunidade como estratégia de adaptação da agricultura aos extremos climáticos que já estão ocorrendo e aos que provavelmente ocorrerão no futuro. Em última análise, tudo isso afeta o solo e a biodiversidade”.

Em um estudo, ela e seus colegas investigaram o potencial da energia agrovoltaica para o estado alemão da Turíngia. O resultado foi que “o uso duplo de terras aráveis para alimentos e energia solar pode dar uma contribuição significativa para deter o aquecimento do nosso planeta e garantir o abastecimento de alimentos”.

Biodiversidade solar

Os sistemas fotovoltaicos convencionais instalados no campo são mais indicados para solos de baixa qualidade, superfícies pavimentadas ou superfícies de difícil acesso. O mais importante a se considerar na montagem dos módulos é a otimização da orientação solar.

No modelo agrovoltaico, o sistema fotovoltaico pode auxiliar na cultura e ter uma aparência muito diferente, explicou a Dra. Kerstin Wydra. As aplicações possíveis são tão amplas quanto a tecnologia.

Os sistemas fotovoltaicos estão disponíveis como estruturas rígidas inclinadas para o sol ou verticais (como nas fachadas solares), na forma de módulos fotovoltaicos flexíveis de filme fino ou células fotovoltaicas orgânicas, em designs mais ou menos transparentes e como sistemas com rastreamento que seguem automaticamente a posição do sol.

Por exemplo, para um pomar de macieiras onde existem árvores há muitos anos, uma estrutura fixa a três metros de altura é uma boa solução. Numa granja avícola, onde os módulos fotovoltaicos se destinam a proteger os animais do sol e das aves de rapina, podem ser montados entre 70 cm e 100 cm de altura.

Para cultivos em estufa, a estrutura convencional de vidro pode ser substituída total ou parcialmente por elementos fotovoltaicos. O mesmo se aplica às redes e lonas antigranizo para o cultivo de frutas e hortaliças.

Elementos fotovoltaicos verticais entre fileiras ou como limites de culturas ou pastagens são tipicamente bifaciais, o que significa que eles absorvem a luz solar de ambos os lados, fornecendo assim energia solar em diferentes momentos do dia.

Os painéis controláveis são ideais para otimizar a potência e o rendimento da colheita. Se as maçãs precisarem de alguns dias de sol para amadurecer, as coberturas podem ser dobradas para sair do caminho.

E não é um salto muito grande para a agricultura solar inteligente, onde a energia fotovoltaica se ajusta às chuvas de granizo que se aproximam com a ajuda de dados meteorológicos da Internet.

Agrovoltaicos como uma solução completa

Os agrovoltaicos (ou agrofotovoltaicos) referem-se ao uso simultâneo de terras agrícolas para produção de alimentos e geração de energia usando sistemas fotovoltaicos.

O Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energia Solar tem pesquisado sistemas agrovoltaicos há décadas e usa o termo para definir sistemas em pastagens, na agricultura arável e na horticultura, mas não para instalações fechadas ou aquiculturas.

Além da geração de energia, as soluções agrovoltaicas oferecem benefícios adicionais para praticamente todas as formas de produção agrícola, tais como:

• Proteção contra fenômenos sazonais, como geadas ou secas;
• Proteção contra condições meteorológicas extremas: seca, granizo, geada;
• Menos irrigação devido ao sombreamento;
• Melhor crescimento no caso de tipos de plantas tolerantes à sombra;
• Proteção contra aves de rapina onde as aves são criadas ao ar livre;
• Proteção contra calor e irradiação solar para os trabalhadores.

Em 1981, a revista especializada Sonnenstrom publicou um artigo intitulado “Batatas sob o coletor”. O artigo foi escrito pelo fundador do Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energia Solar, que desde 2014 pesquisa a viabilidade da energia agrovoltaica em vários estudos e projetos-piloto na Renânia, bem como na Argélia, Chile e Mali.

Quando o custo dos módulos fotovoltaicos começou a cair há alguns anos, houve um novo espaço para experimentar ideias até então consideradas “malucas”, explicou Sophia Judith Bächle do Fraunhofer ISE.

E claro, a vontade política de fomentar tais projetos também contribuiu para que o cenário agrovoltaico finalmente se tornasse realidade.

Daniel Rosende Völker, diretor administrativo da SMA AG para a América Latina, enxerga uma tendência de crescimento. “Nossos clientes estão cada vez mais interessados em terrenos multiuso. Esta é uma abordagem importante. Afinal, precisamos de grandes áreas para a produção de energia renovável para que a transição energética seja bem-sucedida. E se usarmos essas áreas de várias maneiras, estaremos no caminho certo.”

Pioneirismo no agrovoltaico

Quando a produção de feno e forragem deixou de ser suficiente para garantir a sobrevivência da fazenda de Jack em Boulder County, Colorado, seu neto Byron Kominek foi em busca de uma nova fonte de renda.

Assim, em 2019, nasceu o Jack’s Solar Garden, projeto colaborativo com pesquisadores do DOE (Departamento de Energia dos Estados Unidos), do NREL (Laboratório Nacional de Energia Renovável), da Colorado State University e da University of Arizona.

Atualmente, o Jack’s Solar Garden não é apenas a maior instalação de pesquisa agrovoltaica dos Estados Unidos, mas também um projeto comunitário. Uma parte da eletricidade gerada é reservada para famílias de baixa renda.

A organização ambiental National Audubon Society está plantando sua maior zona de proteção para polinizadores ao redor do sistema fotovoltaico. E o Agrivoltaic Learning Center educa estudantes, cidadãos e tomadores de decisão política sobre o uso duplo da terra para produzir energia limpa e alimentos locais. Saiba mais sobre a visão de Byron para Sonnenallee.

Em alta no mundo todo

Provavelmente levará algum tempo até que viveiros, vinhedos e plantações de batata sejam cobertos com painéis fotovoltaicos suficientes.

Os países em que as consequências das alterações climáticas já se fazem sentir claramente, e os políticos estão definindo outras prioridades de sustentabilidade, estão mais adiantados neste sentido.

“A China tem a maior capacidade de usina, com 12 gigawatts de potência nominal. Em todo o mundo, são 14 gigawatts”, disse a Dra. Kerstin Wydra.

No Japão, com sua escassa de terra arável, medidas de apoio do governo estão em vigor desde 2013 e já existem cerca de 2.000 sistemas agrovoltaicos com 120 culturas diferentes sendo cultivadas e prosperando, tais como bagas, grãos, cogumelos, chá, café, vegetais e ervas.

Daniel Rosende Völker está impressionado. “A princípio, o potencial do agrovoltaico na América Latina e em qualquer outra região com agroindústria relevante é enorme. Existem soluções técnicas claras para os desafios da indústria que agora também são atraentes comercialmente”.

Plantas piloto e de pesquisa atualmente predominam na Europa Central, mas a operação comercial está se tornando cada vez mais realista. E as secas que causaram estragos no verão de 2022 tornam os agrovoltaicos uma opção atraente para fazendas que buscam combater os efeitos das mudanças climáticas.

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