Maior espaçamento entre módulos solares aumenta viabilidade em projetos agrovoltaicos

Maior espaçamento entre módulos solares pode aumentar viabilidade de projetos agrovoltaicos.

Aumentar o espaçamento entre módulos solares aumenta a viabilidade de projetos agrovoltaicos, pois facilita a circulação de maquinário agrícola e melhora o microclima para culturas, tornando o uso duplo da terra mais econômico e eficiente. Espaçamentos maiores que 9,6m podem ser sustentáveis, com ganhos agrícolas compensando o custo de capital.

Benefícios do Maior Espaçamento na Agrovoltaica:

Acesso ao Maquinário: O espaçamento ampliado entre fileiras de painéis permite que tratores e colheitadeiras operem normalmente, reduzindo barreiras técnicas.

Viabilidade Econômica: O aumento da produtividade agrícola e a produção de energia na mesma área, muitas vezes com retornos superiores ao modelo de uso único (apenas solar ou apenas agrícola), maximizam a receita do projeto.

Melhoria do Microclima: Os painéis criam um microclima protegido com menor estresse hídrico e de calor para as plantas, melhorando a produtividade em regiões áridas e protegendo contra eventos extremos.

Produtividade Aumentada: Estudos indicam que, com o planejamento adequado do espaçamento (que pode incluir, por exemplo, o uso de estruturas verticais), é possível aumentar a produtividade geral da terra em até 165% (somando a eficiência energética e o cultivo).

O maior espaçamento, portanto, transforma o sistema fotovoltaico em um sistema de "sebes" modernas, otimizando o uso do solo e garantindo que as plantas recebam a luz solar necessária, além da proteção contra o excesso de radiação.

Pesquisadores americanos desenvolveram uma estrutura que mostra que maior espaçamento entre fileiras de módulos fotovoltaicos pode tornar sistemas agrovoltaicos viáveis para a agricultura mecanizada em grande escala. Simulações no Colorado indicam que o espaçamento otimizado mantém a produção agrícola e melhora as receitas combinadas de energia e cultivo.

Uma equipe de pesquisa liderada pela Universidade do Colorado analisou se aumentar o espaçamento entre as fileiras fotovoltaicas pode tornar os sistemas agrícolas viáveis economicamente para a agricultura mecanizada em larga escala.

“A principal contribuição do nosso artigo é uma estrutura para analisar a economia dos agravoltaicos de fileira larga”, disse o autor correspondente Brian Mirletz à pv magazine. “Trabalhos anteriores focam principalmente em agrivoltaicos sob os painéis; queríamos oferecer uma forma de explorar essa técnica inovadora para integrar fotovoltaica e agricultura. Isso poderia possibilitar a escalabilidade dessa tecnologia de forma a promover a viabilidade energética, bem como a continuidade da produção agrícola mecanizada em escala”.

No entanto, Mirletz destacou que as principais limitações do trabalho são a suposição de que uma mesma empresa ou organização é dona da terra, possui o sistema fotovoltaico e realiza a agricultura. “Atualmente estamos trabalhando para resolver isso por meio do desenvolvimento de um modelo que considere essas entidades como entidades separadas, para oferecer mais flexibilidade na representação de diferentes contratos de propriedade e arrendamento”, acrescentou. “Também estamos no processo de concluir um estudo mais abrangente sobre os custos de capital associados ao agrovoltaico de forma mais ampla”.

Agrovoltaicos: modelo sustentável para o futuro

A estrutura da equipe primeiro define diferentes cenários de espaçamento de linhas fotovoltaicas, determinando assim a capacidade instalada. O modelo então incorpora restrições específicas dos equipamentos agrícolas para a cultura escolhida e, com isso, calcula as receitas da cultura. Ao mesmo tempo, o modelo fotovoltaico estima a geração de eletricidade e a receita resultante da venda de energia sob um acordo de compra de energia (PPA). As receitas agrícolas e energéticas, juntamente com os custos 1ª publicação do sistema, são então usadas para calcular métricas como valor presente líquido (VPL) e custo nivelado de energia (LCOE).

Demonstrando a estrutura, a equipe simulou um projeto de 160 acres (64,75 ha) no Colorado, instalado em um terreno quadrado por 25 anos. Assumiu-se uma configuração fotovoltaica em escala utilitária, com painéis montados a 1,2 -1,5 m do chão e girando até 50 graus enquanto acompanham o sol ao longo do dia. Foram considerados cenários de quatro culturas: batatas, que requerem 9,66 m de espaçamento solar para equipamentos agrícolas; cebolas, com o mesmo requisito; beterraba açucareira, com espaçamento mínimo de 12,71 m; e trigo, com espaçamento de 18,81 m.

Agrovoltaica: Cultivo + Energia Solar na mesma área

Os diferentes espaçamentos e cenários de culturas foram realizados com preços PPA variando de $0/kWh a $0,07/kWh com incrementos de $0,0005, e lucro agrícola a céu aberto variando de $-1.000 a $1.000 por acre com incrementos de $50. Além disso, uma análise de sensibilidade examinou o impacto do Capex e testou diferentes tamanhos de fazendas, variando de 80 a 640 acres, além de locais geográficos em 64 condados do Colorado.

“Uma coisa que nos chamou atenção foi a sensibilidade dos resultados ao tamanho do equipamento”, disse Mirletz. “O breakeven para cada agrupamento de sistemas em torno do número de equipamentos possíveis ocorre de modo que, dependendo dos lucros da safra, uma diferença de 5 pés (1,524 m) pode alterar o preço do PPA necessário para atingir o ponto de equilíbrio em 5% ou mais. Isso fica ainda mais complexo quando consideramos coisas como rotação de culturas”.

A análise mostrou que, em algumas circunstâncias, soluções agrícolas de fileiras mais largas que permitem a produção mecanizada contínua de culturas podem proporcionar benefícios econômicos em relação a um sistema fotovoltaico tradicional em escala de utilidade.

Para a maioria das culturas examinadas, cerca de $200 por acre em lucro agrícola justificava espaçar os painéis para pelo menos 9,662 m para acomodar configurações agrícolas versus configurações apenas fotovoltaicas. Além disso, oportunidades de aumento da receita agrícola com sistemas agrovoltaicos permitem que a economia dos projetos fotovoltaicos tolere uma gama maior de variabilidade de Capex, permanecendo economicamente viável em relação às configurações exclusivamente fotovoltaicas.

Os resultados foram publicados em “Spaced out: An economic framework to explore the impacts of PV panel spacing on large scale agriculture in Colorado“, publicado na revista Agricultural Systems. Cientistas do Laboratório Nacional das Montanhas Rochosas do Colorado, do Departamento de Agricultura do Colorado participaram da pesquisa. (pv-magazine-brasil)