A agrovoltaica – a prática de colocar instalações solares próximas a terras agrícolas – está sendo adotada com mais frequência em todo o mundo como forma de introduzir energia limpa distribuída sem comprometer o uso da terra.
De acordo com uma pesquisa da Oregon State University, a co-localização de energia solar e agrícola poderia fornecer 20% da geração total de eletricidade nos Estados Unidos. Segundo os investigadores, a instalação em grande escala de sistemas agrovoltaicos poderá levar a uma redução anual de 330 mil toneladas de emissões de dióxido de carbono com um impacto “mínimo” no rendimento das culturas.
De acordo com o estudo, seria necessária uma área do tamanho do estado de Maryland para que a agrovoltaica cobrisse 20% da geração de eletricidade nos Estados Unidos. Isso equivale a cerca de 13,000 milhas quadradas, ou 1% da área agrícola atual dos EUA. À escala global, estima-se que 1% de todas as terras agrícolas poderiam produzir a energia de que o mundo necessita se fossem convertidas em energia solar fotovoltaica.
Existem muitas maneiras de instalar painéis agrovoltaicos. Um dos métodos mais comuns é elevar a instalação para abrir espaço para que o equipamento agrícola ou o gado se movam livremente por baixo. Outro design moderno é orientar os painéis fotovoltaicos verticalmente, deixando amplos espaços abertos entre as fileiras de painéis.
Estados Unidos
Em Somerset, Califórnia, painéis solares verticais Sunzaun de design alemão foram instalados em um vinhedo. O instalador Sunstall desenvolveu a instalação, composta por 43 módulos de 450 W conectados a um microinversor e duas baterias.
O design minimalista utilizou furos nas molduras dos módulos para fazer uma simples fixação em duas estacas, o que evitou a necessidade de um sistema de estantes pesadas. Módulos solares bifaciais produzem energia em ambos os lados do conjunto orientado verticalmente.
Nos sistemas tradicionais projetados com orientação horizontal, os trilhos utilizados para montagem dos painéis no sistema de estantes geralmente são cortados para se ajustarem ao tamanho pretendido do painel. Se o tamanho do painel mudar após a conclusão da aquisição de todos os outros componentes, o projeto poderá sofrer atrasos enquanto os trilhos são reprojetados para acomodar o tamanho do painel atualizado. O design Sunzaun permite adaptar-se facilmente a uma mudança no tamanho do painel, ajustando a distância entre cada pilha. Também é possível ajustar a altura dos painéis em relação ao solo, se necessário.
Alemanha
Cientistas da Universidade de Ciências Aplicadas de Leipzig estudaram o impacto potencial da implantação massiva de sistemas fotovoltaicos verticais orientados para oeste-leste no mercado energético alemão. Descobriram que estas instalações poderiam ter um efeito benéfico na estabilização da rede do país, permitindo ao mesmo tempo uma maior integração com actividades agrícolas do que as centrais fotovoltaicas convencionais montadas no solo.
Os cientistas descobriram que os sistemas fotovoltaicos verticais podem alterar o desempenho solar para as horas de maior procura de electricidade e de maior fornecimento de electricidade nos meses de inverno, reduzindo assim a restrição solar.
“Se um armazenamento de eletricidade de 1 TW de potência de carga e descarga e 1 TWh de capacidade for integrado no modelo do sistema energético, o efeito é reduzido para uma poupança de CO2 de até 2.1 Mt/a com 70 por cento dos módulos verticais orientados a leste para oeste e 30% inclinados para sul”, disseram. “Finalmente, embora possa parecer irrealista para alguns atingir uma taxa de 70 por cento das centrais eléctricas verticais, mesmo uma taxa mais baixa tem um impacto benéfico.”
Japão
No Japão, a Luxor Solar KK, uma subsidiária do fabricante alemão de módulos Luxor Solar, construiu um sistema fotovoltaico vertical de 8.3 kW no estacionamento de uma fábrica de processamento de arroz de propriedade da Eco Rice Niigata.
“Os carros ficarão estacionados entre os sistemas verticais””, explicou Uwe Liebscher, diretor administrativo da Luxor Solar KK, à revista PV. “O objetivo deste sistema é mostrar a durabilidade durante o inverno e o desempenho energético adicional devido ao reflexo da neve.” Niigata, por outro lado, é conhecida por ser uma área com grande carga de neve, com até 2 ou 3 metros de neve no inverno.”
O sistema voltado para o sul apresenta módulos solares de heterojunção próprios da Luxor Solar, bem como sistemas de montagem do especialista fotovoltaico vertical alemão Next2Sun e inversores da japonesa Omron. A montagem vertical fornecerá energia elétrica para uma fábrica de processamento de arroz localizada próxima ao sistema. A cidade de Nagaoka financiou o projeto com 2 milhões de ienes (US$ 14,390).
“Uma instalação vertical utiliza apenas um espaço mínimo das terras agrícolas, mantendo mais de 85 por cento da luz que chega às culturas, o que garante um equilíbrio ideal entre a energia solar e a agricultura, algo crucial no Japão”, explica. “Isto permite-nos construir sistemas agrovoltaicos em terras agrícolas de utilidade pública, como trigo, batata ou arroz, em grande escala.”
França
Em França, a TotalEnergies e a InVivo, especialista em agrovoltaica, lançaram um demonstrador agrivoltaico vertical de 111 kW. A TotalEnergies disse que a instalação piloto investigará o impacto dos painéis solares no rendimento agrícola, bem como na biodiversidade, no armazenamento de carbono e na qualidade da água do local.
“Estamos convencidos de que as sinergias desenvolvidas entre a produção de eletricidade verde, o biogás e a agricultura são uma das respostas para garantir a nossa independência energética e alimentar”, disse Thierry Muller, CEO da TotalEnergies Renouvelables France.
Suécia
Cientistas da Universidade de Mälardalen (Suécia) desenvolveram um modelo computacional de dinâmica de fluidos (CFD) que facilita a análise de microclimas em projetos fotovoltaicos verticais. Simulações CFD são usadas para resolver equações complexas sobre o fluxo de sólidos e gases através e ao redor dos corpos, que podem ser empregadas para analisar microclimas dentro de sistemas agrivoltaicos.
“Modelos de sistemas agrivoltaicos (AV) serão frequentemente utilizados para o projeto de novos sistemas AV, bem como para a tomada de decisões, uma vez que as mudanças microclimáticas podem ser analisadas/previstas com base na localização e solução do sistema AV”, pesquisador Sebastian Zainalli disse à revista pv.w
O estudo observou uma diminuição de 38% na intensidade da radiação solar nas áreas terrestres sombreadas pelos módulos fotovoltaicos verticais.
Princípios chave
O Laboratório Nacional de Energia Renovável dos EUA ofereceu cinco princípios para o sucesso da agrovoltaica, incluindo:
Condições climáticas, de solo e ambientais: As condições ambientais de um local devem ser adequadas tanto para a geração solar quanto para as culturas ou cobertura vegetal desejadas.
Configurações, tecnologias solares e designs: A escolha da tecnologia solar, a disposição do local e outras infraestruturas podem afetar tudo, desde a quantidade de luz que chega aos painéis solares até se um trator, se necessário, pode passar por baixo dos painéis. “Esta infraestrutura estará no terreno durante os próximos 25 anos, pelo que tem de ser feita de forma adequada ao uso pretendido. O sucesso do projeto dependerá disso”, diz James McCall, pesquisador do NREL que trabalha no InSPIRE.
Selecção de culturas e métodos de cultivo, concepção de sementes e vegetação e abordagens de gestão: Os projectos agrovoltaicos devem seleccionar culturas ou coberturas do solo que prosperem sob os painéis no seu clima local e que sejam lucrativas nos mercados locais.
Compatibilidade e flexibilidade: A agrovoltaica deve ser concebida de forma a adaptar-se às necessidades conflitantes dos proprietários de instalações solares, dos operadores solares e dos agricultores ou proprietários de terras, para permitir atividades agrícolas eficientes.
Colaboração e Parcerias: Para que qualquer projeto seja bem-sucedido, a comunicação e o entendimento entre os grupos são cruciais.
Uma fonte: https://www.pv-magazine-mexico.com