Agri-Fotovoltaico (Agrivoltaicos): Painéis Solares Aumentam Rendimento das Culturas em 60%

Alimentando um Mundo em Crescimento, Impulsionando Nosso Futuro com Sistemas Agro-Fotovoltaicos

A população mundial deve crescer em 1,2 bilhão de pessoas em 15 anos, juntamente com uma demanda crescente por carne, ovos e laticínios, que utilizam mais de 70% da água doce para as lavouras, e uma demanda crescente por eletricidade. Não é mais segredo que precisamos fazer uma mudança drástica na produção de energia para nos tornarmos neutros em carbono e reduzir as emissões da humanidade. Muitos estudos demonstraram que, para alcançar isso, devemos investir pesadamente em fontes de energia renovável, como a eólica e a solar. Especialistas preveem que, no futuro, a produção fotovoltaica aumentará uma estimativa de seis a oito vezes mais do que é hoje. A Agricultura tem sido uma parte importante da vida humana por séculos e, como tal, é essencial que encontremos uma maneira de manter isso enquanto também produzimos energia renovável.

No entanto, o principal problema com os parques solares tradicionais é que o solo sob os painéis não pode ser utilizado. A Agricultura de precisão fotovoltaica, que combina Agricultura com geração de eletricidade através do cultivo sob um dossel de painéis solares, pode ser a solução para esses problemas.

Entram em cena os sistemas agro-fotovoltaicos (ou sistemas Agri-PV). Essa tecnologia nos permite instalar células solares sobre um campo agrícola e produzir eletricidade enquanto também permite que as lavouras cresçam abaixo.

AgroSolar: Cultive lavouras e produza eletricidade

A Agricultura de precisão fotovoltaica também demonstrou que é possível cultivar quase todas as lavouras sob painéis solares, mas pode haver alguma perda de rendimento durante as estações menos ensolaradas para plantas que necessitam de muito sol. Não obstante, os rendimentos das lavouras APV excederam os do campo de referência durante anos 'secos e quentes', demonstrando que a Agricultura de precisão fotovoltaica pode ser um divisor de águas em regiões quentes e áridas.

A quantidade de experiência com a Agricultura de precisão fotovoltaica ainda é bastante limitada, mas existem muitas variações de Agricultura de precisão fotovoltaica atualmente em pesquisa ativa. Os grandes sucessos foram principalmente com lavouras tolerantes à sombra, como alface, espinafre, batatas e tomates. Alguns exemplos super promissores apresentam um argumento convincente para a Agricultura de precisão fotovoltaica.

As regras: Preservar termos técnicos, números, unidades, URLs, formatação markdown e nomes de marcas. Usar termos agrícolas em português: Agricultura, Agricultura de precisão

A terra é utilizada duas vezes e podemos maximizar a produção de energia. Os sistemas Agri-PV foram desenvolvidos no Fraunhofer Institute, e os pesquisadores acreditam que esta tecnologia tem o potencial de cobrir as necessidades energéticas totais da Alemanha com apenas quatro por cento da área agrícola. Este tipo de geração de energia renovável já foi testado na empresa Steinicke, localizada em Lüchow, Baixa Saxônia. Os módulos solares foram instalados a uma altura de seis metros e ervas foram cultivadas abaixo, na sombra. Isso é benéfico para as plantas, pois fornece um microclima e reduz os danos causados pelo sol. O Fraunhofer Institute também construiu um campo de testes com macieiras para medir os efeitos da sombra e o impacto na colheita. As descobertas iniciais mostram que o telhado fotovoltaico é até benéfico para algumas variedades e as protege de pragas. Estima-se que esta tecnologia seja capaz de gerar cerca de 700.000 quilowatts-hora de eletricidade anualmente. A AgroSolar é pioneira nesta tecnologia e está atualmente a trabalhar em mais projetos.

Procedimentos demorados e instalação dispendiosa

No entanto, eles enfrentam um problema comum – procedimentos demorados. Frequentemente, leva dois anos e meio para passar pelo procedimento de plano de desenvolvimento com uma alteração no plano de uso da terra, o que pode custar entre 20.000 e 80.000 euros. Isso torna o processo difícil de suportar para sistemas pequenos. São necessários mais incentivos para que agricultores e empreendedores invistam em sistemas Agri-PV, então isso poderia ser um potencial subsídio da União Europeia (a fonte usual de subsídios agrícolas em toda a UE). A aprovação precisa ser mais rápida e fácil, e a digitalização poderia ser uma ferramenta útil.

As condições econômicas precisam estar corretas para que as pessoas façam a transição; a energia fotovoltaica pode ser um elemento útil na luta contra as mudanças climáticas. Com os sistemas Agri-PV, temos a oportunidade de gerar energia renovável ao mesmo tempo em que mantemos a agricultura, para que possamos continuar a produzir alimentos e alimentar a humanidade. Esta tecnologia tem o potencial de produzir tanta eletricidade quanto 170 usinas nucleares entregam (teoricamente), se a tecnologia fosse implementada em maior escala.

Painéis solares bifaciais montados verticalmente, que podem coletar energia solar de ambos os lados do painel, são usados para permitir mais terra arável. Este tipo de instalação funcionaria particularmente bem em áreas que sofrem de erosão eólica, pois as estruturas reduzem as velocidades do vento, o que pode ajudar a proteger a terra e as culturas cultivadas ali. Os painéis bifaciais podem gerar mais energia por metro quadrado do que os painéis tradicionais de face única e não requerem peças móveis.

Uso duplo da terra: Equilibrando riscos e oportunidades

Agrovoltaicos é uma tecnologia relativamente nova que pode ser um fator importante na transição energética. O potencial desta tecnologia é grande, mas também são os obstáculos que precisam ser superados para que ela ganhe aceitação. Para instalar 215 gigawatts de energia fotovoltaica até o ano de 2030, a emenda EEG colocou algumas coisas em movimento. Isso inclui um prêmio tecnológico de 1,2 centavos por quilowatt-hora, mas especialistas dizem que isso pode não ser suficiente.

A Holanda é o segundo maior exportador de alimentos do mundo e uma empresa chamada “GroenLeven”, subsidiária do grupo BayWa sediado em Munique, Alemanha, iniciou vários projetos piloto com agricultores locais de frutas. Eles converteram três hectares de uma fazenda de framboesas de quatro hectares em Babberich, Holanda, em uma fazenda agrovoltaica de 2 MW.

As plantas de framboesa foram cultivadas diretamente sob os painéis solares, que foram colocados em fileiras alternadas voltadas para leste e oeste, maximizando o rendimento solar e protegendo as plantas dos ventos. A quantidade e a qualidade das frutas produzidas sob os painéis foram iguais ou melhores do que as frutas produzidas sob túneis plásticos tradicionais, e o agricultor economizou muito trabalho no manejo dos túneis plásticos. Outro benefício significativo foi que a temperatura era vários graus mais fria sob os painéis solares, tornando-a mais agradável para os trabalhadores agrícolas e reduzindo a quantidade de água de irrigação em 50% em comparação com o campo de referência.

Vantagens do AgroSolar

Ao eliminar a competição por terra entre culturas alimentares e energéticas, a nova tecnologia permite um aumento significativo na eficiência do uso da terra – atualmente até 186% (conforme reivindicado pela AgroSolar).

Uma máquina agrícola especializada cultiva a terra sob painéis solares elevados em uma configuração agrovoltaica, ilustrando como essa tecnologia de uso duplo impulsiona a eficiência da terra em até 186% ao combinar a geração de energia limpa com o crescimento otimizado de culturas.

Este extenso conjunto agrovoltaico demonstra o inovador sistema duplo que une energia limpa à Agricultura, oferecendo vantagens significativas.

Este conjunto agrovoltaico exemplifica o design personalizável de sistemas duplos, adaptando-se à terra agrícola e às culturas.

Vantagens do sistema duplo conforme reivindicado pela AgroSolar:

• Cada sistema Agrovoltaico é personalizável e flexível, adaptado ao tamanho da área, ao tipo de culturas cultivadas e às condições geológicas.

• Agro-PV protege as culturas e as colheitas de extremos climáticos como calor, seca, chuvas fortes, granizo e vento.

• Máquinas agrícolas de diferentes tamanhos podem continuar a ser utilizadas normalmente sob os sistemas Agro-Fotovoltaicos.

• Os requisitos hídricos das áreas agrícolas podem ser reduzidos em até 20%, e a capacidade de retenção de água do solo é aumentada.

• Carbono – Agricultura: Com a Agro-PV, húmus controlado pode ser construído, reduzindo a necessidade de fertilizantes e permitindo que mais CO2 seja armazenado no solo.

• O uso da Agro-PV aumenta os rendimentos das colheitas, permitindo maior rendimento para o negócio agrícola.

• Flexível e rentável: Além de investir no seu próprio sistema, a AgroSolar Europe também oferece um modelo de leasing, para que o negócio agrícola não tenha esforço com a instalação e venda de eletricidade.

A Agrivoltaica tem o potencial de ser uma estratégia vencedora para atender às nossas necessidades energéticas e reduzir o consumo de água em regiões quentes e áridas do mundo.

Embora a Agro-PV tenha muitas vantagens, como fornecer um telhado sobre uma área e duplo uso da terra, existem desvantagens que precisam ser consideradas. Estas incluem:

• Custos mais elevados
• A necessidade de equilibrar a produção agrícola com a produção de eletricidade
• Preocupações com a proteção do solo

No entanto, a resistência comunitária contra a agrivoltaica é importante de controlar, especialmente a pseudo-agrivoltaica, que é uma prática de construção de grandes parques solares sob o pretexto de agricultura. Regras, regulamentos e burocracia também podem travar a agrivoltaica, e é essencial manter o apoio local adequado. A UE considera os sistemas agrivoltaicos como estruturas físicas e exige uma licença de construção. O custo por kWh para a agrivoltaica pode ser 10-20% superior em comparação com parques solares tradicionais, o que levanta a questão de quem é o proprietário dos painéis solares. Sem intervenção governamental através de subsídios ou garantias de preço, a agrivoltaica pode não ter hipóteses contra outras iniciativas solares. A agrivoltaica tem o potencial de ajudar o nosso abastecimento alimentar e a transição para fontes de energia mais limpas sem sacrificar terras aráveis, especialmente se pudermos converter terras atualmente usadas para o cultivo de culturas bioenergéticas em terras para produção de alimentos humanos ou reflorestamento.

Também pedi ao colega entusiasta da AgroSolar, Lukas, no Twitter, para partilhar algumas ideias sobre as restrições, e aqui estamos:

• Boa gestão do escoamento de água. Por exemplo, calhas de alta capacidade, auto-limpáveis para chuvas fortes, nas beiras que levam a tanques de armazenamento para irrigação.

• Base de dados sobre o que cresce e quão bem com agrosolar: A questão da base de dados não é muito sobre física, mas é importante, pois nem todas as culturas crescem melhor com menos sol forte. Muito menos assustador para os agricultores.

Colaborações com soluções de armazenamento de buffer de power to gas semi-local: Tecnologia complementar de power-to-gas em contêineres sem vedação de superfície pode ser uma boa opção modularmente escalável. Para eventualmente impulsionar a agrosolar além do que eu chamaria de "barreira de preço de eletricidade negativa solar de pico". Essa barreira já está presente um pouco e pode piorar severamente em breve.

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• Fraunhofer Institute (2023) - Pesquisa mostrando que 4% da terra agrícola pode cobrir as necessidades energéticas da Alemanha.
• AgroSolar Europe - Land Use Efficiency up to 186% (2023) - Dados da empresa sobre sistemas de produção dupla alcançando 186% de eficiência no uso da terra.
• Expert Insights on Agrivoltaic Constraints (2023) - Comentários de especialistas sobre desafios técnicos e práticos dos agrivoltaicos.
• BayWa AG (2023) - Estudo de caso de uma fazenda de framboesas de 2 MW com 50% menos irrigação.