‘Strawberry fields forever’ com módulos fotovoltaicos transparentes

Cientistas cultivaram morangos sob painéis de telureto de cádmio de película fina com transparência variável. Eles descobriram que 40% de transparência viabilizou um rendimento superior a 80% de plantas descobertas. Se todas as fazendas de morango do mundo fossem convertidas em agrovoltaicas, elas produziriam até 173 TWh por ano.

Pesquisadores da Western University do Canadá testaram o crescimento de morangos Delizz sob painéis fotovoltaicos com níveis variados de transparência.

Eles construíram uma réplica das condições externas de London, Ontário, e depois mediram o peso fresco dos morangos, altura da planta, contagem de folhas e contagem de flores. Além disso, eles também calcularam a quantidade de eletricidade que a agrovoltaica de morango pode produzir no Canadá e no mundo.

“O objetivo deste estudo foi avaliar o impacto da variação da transparência fotovoltaica no rendimento e crescimento do morango sob módulos de telureto de cádmio de película fina (Cd-Te) e avaliar o potencial dos agrovoltaicos como uma solução sustentável para a produção de morango em climas do Norte”, disse o autor correspondente, Uzair Jamil, à pv magazine. “Notavelmente, este é o primeiro estudo agrovoltaico de morango estimando a produção de morango em climas do Norte usando módulos fotovoltaicos Cd-Te”.

Solar distribuída é boa para o meio ambiente, mas agrovoltaica pode ser melhor

A sala controlada que a equipe projetou consistia em 16 horas de luz do dia e 8 horas de escuridão. As temperaturas diurnas foram mantidas em 25°C, enquanto as temperaturas noturnas foram mantidas em 19°C, refletindo o clima médio de verão em Londres de maio a agosto. 4 lâmpadas de sódio de alta pressão (HPS) de 600 W foram usadas para melhorar a iluminação natural.

Todos os painéis fotovoltaicos tinham as mesmas medidas: comprimento de 1.200 mm, largura de 600 mm e espessura de 7 mm. Eles diferiam em seu nível de transparência e, portanto, em seu poder nominal máximo. O painel com 10% tinha uma potência de 72 W, o de 30% de transparência tinha 56 W e o de 40% tinha 58 W. Os painéis com transparências de 50%, 60%, 70% e 80% tinham uma potência máxima nominal de 40 W, 32 W, 24 W e 16 W, respectivamente.

“6 repetições de plantas de morango foram cultivadas em cada módulo, enquanto 8 repetições foram cultivadas sem módulos para servir como controle, todas plantadas em vasos de 3,8 L”, explicou o grupo. “Tanto o grupo experimental quanto o controle estavam alojados no mesmo bioma. O meio de cultivo para todas as plantas foi o solo ProMix BX.

A configuração experimental.

O experimento começou em 20/02/2024 e os dados foram coletados ao longo de 112 dias. Conforme os resultados, o peso fresco médio dos morangos controle foi de até 50,8 g. O módulo de transparência de 10% tinha uma massa fresca de até 9,5 g, o de 30% de 15 g, o de 40% de 25,5 g, de 20 g, de 60% de 19,5 g, de 70% de 51,7 g e de 80% de transparência de 30,7 g.

“Os resultados indicam que os morangos cultivados sob módulos fotovoltaicos de 70% de transparência exibiram um peso fresco de 140,6% do controle médio”, disse o grupo. “Além disso, foram observados rendimentos superiores a 80% do controle com módulos fotovoltaicos transparentes de 40%, 50% e 80%, o que torna sua implantação legal para áreas que possuem política agrovoltaica baseada na manutenção de um rendimento superior a 80%”.

Novos painéis solares transparentes prometem transformar cidades em geradoras de energia.

Com base em seus dados, os acadêmicos realizaram uma análise estatística que provou que a taxa de transparência afeta o rendimento do crescimento. Esta análise encontrou uma forte correlação positiva entre a radiação fotossinteticamente ativa (RFA) medida e a massa fresca do morango, com coeficiente de correlação de Pearson (r) de 0,693. PAR representa a porção de luz que as plantas usam para a fotossíntese.

Além disso, os pesquisadores usaram seus resultados e o software system advisor model (SAM) para estimar o potencial de geração de eletricidade de fazendas agrícolas de morango no Canadá e no mundo. Eles descobriram que o potencial canadense varia entre 595 GWh e 1.786 GWh anualmente, dependendo do nível de transparência dos módulos. Isso resultará em uma redução de emissão de CO₂ de 65 quilotons (kt) para 196 kt anualmente. Em escala global, o potencial de eletricidade dos campos de morango varia entre 58 TWh e 173 TWh, e a redução de CO₂ está entre 27 Mt e 82 Mt anualmente.

“A adoção de agrovoltaicos no setor canadense de morango pode facilitar a autossuficiência energética e transformá-lo em um exportador líquido de eletricidade, gerando receita adicional para os agricultores”, concluiu a equipe. “Essas descobertas destacam os benefícios substanciais da agrovoltaica, incluindo maior produtividade agrícola, geração significativa de energia limpa, aumento da renda do agricultor e preços mais baixos dos alimentos”.

As estufas que utilizam esse recurso acabam reduzindo o consumo de energia do efeito estufa, porém, é necessário prestar atenção no impacto dos sistemas solares no crescimento das plantas e no clima dentro da estufa, para então, aprimorar e equilibrar o sistema.

As placas solares já passaram por diversos processos evolutivos, seja por uma mudança na escolha da matéria prima ou na descoberta de uma nova tecnologia, como as placas solares transparentes. E esses processos tinham sempre um objetivo foco: melhorar cada vez mais o rendimento da energia solar.

Existem painéis de células transparentes e semitransparentes, possui tecnologia que está trazendo diversos benefícios e oportunidades para construções e para o mercado de engenharia civil. Estudos relatam que essa nova forma de gerar energia solar, possibilita que cidades e edifícios produzam sua própria energia fotovoltaica com janelas que utilizam esse recurso.  (pv-magazine-brasil)