Método de modelagem para agrovoltaica em estufas

Pesquisadores da Universidade de Jaén estudaram o potencial da agrovoltaica para estufas em áreas de alto cultivo em estufas. Eles desenvolveram um modelo duplo que, segundo eles, permite o design adequado do projeto para garantir uma produção robusta de eletricidade e altos rendimentos das colheitas.

“Nosso modelo é aplicável a todos os tipos de estufas”, explica o pesquisador Eduardo F. Fernández à pv magazine. “Só temos que ajustar o ângulo de inclinação do módulo e da superfície para avaliar especialmente a estufa.”

Os pesquisadores levaram em conta módulos solares de silício cristalino semitransparente (c-Si) na modelagem.

“Esses painéis, no entanto, apresentam não uniformidades que afetam o crescimento das culturas”, acrescenta Fernández. “Para resolver esse problema, novas tecnologias de filmes finos transparentes também estão sendo investigadas, como silício amorfo (a-Si), cádmio telúrio (CdTe), perovskita e painéis sensibilizados por corantes. Além disso, a energia fotovoltaica orgânica transparente é uma tecnologia promissora, pois sua transmitância espectral pode ser facilmente ajustada para se adequar à banda de absorção espectral específica da cultura”.

Ele afirmou que os painéis fotovoltaicos orgânicos e de película fina são flexíveis e leves e serão mais fáceis de integrar do que os produtos baseados em c-Si.

“Finalmente, a tecnologia de concentração solar também está sendo investigada por sua capacidade de obter eficiências superiores e melhorar a qualidade da luz que incide sobre as plantas graças ao uso de elementos ópticos”, disse ele. “Nesse sentido, diferentes configurações ópticas estão sendo investigadas para concentrar a luz em pequenos painéis solares c-Si ou multijunção, enquanto a luz difusa é transmitida para as plantações”.

Os pesquisadores apontam em “Global energy assessment of thepotencial of photovoltaics for efeito estufa farming” – que foi publicado recentemente na Applied Energy – que a nova modelagem leva em conta dois resultados principais: a energia gerada pelo sistema fotovoltaico e a taxa de fotossíntese das culturas por um período de tempo determinado com base na transparência do sistema fotovoltaico. Também se baseia em três submodelos que consideram a largura de banda e o conteúdo espectral da irradiação, a tecnologia de células solares e suas métricas de desempenho e a relação entre a taxa fotossintética e o fluxo efetivo de fótons que afeta as culturas.

“Dessa forma, o modelo é geral e pode ser adaptado a qualquer cultura, local e, às principais tecnologias fotovoltaicas semitransparentes”, ressaltam.

No estudo foram consideradas cinco famílias principais de culturas -Cucurbitaceae, Fabaceae, Solanacae, Poaceae e Rosaceae- para as seguintes localidades: El Ejido (Espanha), Pachino (Itália), Antalya (Turquia) e Vicente Guerrero (México).

“Consideramos apenas locais com climas áridos ou semiáridos e temperados”, ressaltam. “As conclusões deste trabalho são representativas de locais com alta penetração de estufas e com condições favoráveis ​​para a implementação da tecnologia fotovoltaica.”

Os pesquisadores descobriram que o sistema fotovoltaico ideal para estufas é um conjunto que reduz a taxa anual de fotossíntese líquida em até 10% e tem apenas um impacto marginal no rendimento das culturas. O sistema também deve ter um fator de transmitância espectral total (TRF) de 0,68.

“Quanto menor o fluxo de fótons com que as culturas atingem sua taxa fotossintética máxima, menor o TRF e, portanto, maior a capacidade fotovoltaica”, apontam os cientistas. “Além disso, também verificamos que quanto maior o recurso solar, menor o TRF”.

Para las cuatro ubicaciones que consideraron, los académicos también descubrieron que los sistemas fotovoltaicos podían generar alrededor de 135 kWh/m2. El rendimiento energético total se ve muy afectado por el tipo de cultivo seleccionado, señalaron.

“Para contextualizar estos resultados, cabe mencionar que el rendimiento energético medio producido por los sistemas APV representaría una contribución al mercado energético total de entre el 2,3% (México) y el 6,0% (Turquía)”, concluyeron.