Não mais apenas compartilhamento solar Trazendo a agrovoltaica para o próximo nível

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Não mais apenas compartilhamento solar: Trazendo a
agrovoltaica para o próximo nível
Células solares semitransparentes permitem que plantas e energia solar sejam geradas eficientemente
na mesma terra de cultivo.
Crédito da imagem: Daniel Fazio on Unsplash
Como as demandas mundiais de energia continuam a aumentar ao lado dos efeitos prejudiciais das
mudanças climáticas, uma mudança drástica para fontes de energia renováveis é extremamente
necessária para que os países atinjam a meta ambiciosa de serem neutras em carbono até 2050. A
energia solar é uma das tecnologias mais abundantes e acessíveis para ajudar nessa transição, mas
alocar terras agrícolas valiosas em países densamente povoados para produção de energia solar está
se tornando problemática.
Mas e se essa terra pudesse ser usada para combater a vulnerabilidade da energia e dos alimentos sob
as mudanças climáticas ao mesmo tempo? Ao criar oportunidades para o uso sustentável da terra dupla,
o campo da agrovoltaica poderia aliviar o risco de competição entre a energia solar e a agricultura para
terras com condições climáticas adequadas.
A agricultura foi desenvolvida pela primeira vez em 1981 e é a ideia de ter um ambiente co-desenvolvido
para produzir simultaneamente culturas e eletricidade fotovoltaica. Ao longo dos últimos 40 anos,
estudos têm mostrado os benefícios sinérgicos da agrovoltaica no desenvolvimento de culturas, como a
criação de um microclima favorável sob o dossel solar em que as plantas são protegidas do vento,
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experimentam menos variação na temperatura e umidade, bem como redução do estresse hídrico,
resultando em maior produção de alimentos.
O impulso em direção a práticas agrovoltaicas está ganhando força em todo o mundo, mas as células
solares convencionais têm um problema: elas bloqueiam muita luz. Isso significa que os painéis
precisam ser espalhados para fornecer às plantas energia suficiente para crescer, o que reduz a
quantidade de eletricidade produzida. Por outro lado, maximizar a produção de eletricidade é feito à
custa do rendimento das culturas.
Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Paolo Bombelli, da Universidade de Cambridge, criou
uma solução. Em um estudo recente publicado na Advanced Energy Materials, a Bombelli e sua equipe
propõem o uso de painéis solares semitransparentes coloridos que operam em comprimentos de onda
específicos de luz. Isso permitiria que plantas e células solares aproveitassem diferentes partes do
espectro visível, “transformar o conceito de agrovoltaica de apenas compartilhamento solar para a
utilização seletiva de diferentes comprimentos de onda de luz”.
Ao personalizar os espectros de absorção dos painéis fotovoltaicos, a equipe foi capaz de criar painéis
solares especializados que absorvem comprimentos de onda de alta energia na região azul (400-500
nm) e verde (500-600 nm) do espectro visível, que causa estresse leve nas plantas e é realmente
dissipado por pigmentos sem contribuir para a fotossíntese.
“A personalizar os espectros de absorção dos painéis fotovoltaicos permite que eles aproveitem a luz na
região do espectro solar, onde as plantas são menos eficazes”, escreveram os autores em seu estudo.
“Por exemplo, os painéis solares semitransparentes coloridos usados neste estudo absorvem luz azul e
verde preferencialmente, deixando a maior parte do vermelho para a fotossíntese. Portanto, a radiação
solar é relativamente enriquecida (azul e verde empobrecida), permitindo um uso fotossintético mais
eficiente da luz, como [foi] realmente observado.
A equipe analisou como o crescimento sob os painéis semitransparentes afetou o metabolismo e o
fenótipo das plantas. As plantas demonstraram um uso fotossintético mais eficiente da luz (até 68% para
o espinafre) e sua energia metabólica foi redirecionada para o crescimento de tecidos acima do solo.
Curiosamente, a quantidade de proteína extraída de ambas as plantas aumentou significativamente na
folha (basil: +14, 1%, espinafre: +53,1%), caule (basil: +37,6%, espinafre: +67,9%) e raiz (basil: +9,6%,
espinafre: +15,5%).
“Acumular mais proteína é de particular interesse, tendo em vista a necessidade de fontes alternativas
de proteínas sustentáveis para substituir as proteínas animais, por exemplo, em carnes artificiais à base
de plantas e ingredientes ricos em proteínas”, disseram os autores.
Mesmo com uma perda de rendimento para o manjericão (15%) e espinafre (26%), os pesquisadores
argumentam que a agrovoltaica pode oferecer uma vantagem financeira sobre a agricultura
convencional, mas isso também depende de várias variáveis, como o nível local de radiação solar, o tipo
de cultura e custos de instalação dos painéis solares, entre outros.
Embora mais pesquisas sejam necessárias, este é um estudo de prova de conceito emocionante que
abrirá portas para essa tecnologia. A equipe espera facilitar a expansão da agrovoltaica para ajudar a
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aumentar a capacidade global de energia solar sem comprometer o uso de terras aráveis para a
produção de alimentos.
Referência: Elinor P. Thompson, et al. Painéis solares semi-transparentes coloridos permitem a
produção simultânea de culturas e eletricidade na mesma terra de culturas, materiais avançados de
energia (2020). DOI: 10.1002/aenm.202001189
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202001189
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202001189