Cientistas da Colorado State University conduziram pesquisas de campo sobre o crescimento de vegetais localizados abaixo de módulos fotovoltaicos com transparência variável. Os vegetais são cultivados sob película fina, módulos semitransparentes de telureto de cádmio (St-CdTe) com transparência de 40%, módulos bifaciais de silício monocristalino (BF-Si) com transparência de 5% e módulos opacos de silício policristalino (O-Si) com transparência de 0%.
“A tecnologia de módulo fotovoltaico semitransparente (STPV) surgiu como uma solução potencial para mitigar os efeitos negativos da sombra densa em sistemas de cultivo, mantendo uma alta densidade de módulos”, disseram os acadêmicos. “Até onde sabemos, este é o primeiro experimento de pesquisa replicado que avalia os tipos de transparência do módulo em um cenário de campo de vegetais irrigados.”
O experimento foi conduzido ao longo de duas temporadas de cultivo, 2020 e 2021. O local do estudo foi localizado em Fort Collins, Colorado, EUA, em um campo designado para pesquisa. No geral, o crescimento de seis vegetais foi testado: pimenta jalapeño, pimentão, alface, abóbora de verão, tomates chocolate da Tasmânia e tomates “red racer“.
“Havia três fileiras plantadas em todo o local – norte, meio e sul”, explicou o grupo. “Alface, pimentões e tomates foram plantados em duas subfileiras deslocadas em canteiros de 0,9 metro, cobertos com cobertura morta de plástico preto nas fileiras norte e sul. A abóbora foi plantada exclusivamente na fileira do meio em ambos os anos com espaçamento de 1,2 m no centro.”
Quanto aos módulos fotovoltaicos, os cientistas usaram três de cada tipo. Eles foram instalados em uma posição definida de 35 graus voltada para o sul, com a borda inferior dos módulos 1.220 mm acima do solo e a parte traseira a uma altura de 2.360 mm. Os módulos ST-CdTe tinham uma saída nominal de 57 W, o BF-Si tinha 360 W e o O-Si tinha 325 W.
“Cada uma das 12 subseções de cultivo, incluindo matrizes fotovoltaicas e seção de controle, abrangia uma largura de 4,3 m, com um espaçamento de 4,3 m entre as subseções adjacentes”, disseram os pesquisadores. “Devido à configuração de montagem em poste único, a sombra projetada pelos módulos se movia ao longo do dia. Com isso, as plantações recebiam sol direto no início e no final do dia, com sombra máxima durante os horários de pico do dia e imediatamente abaixo dos módulos.”
De acordo com os resultados, a abóbora de verão sob todos os três tipos de módulo apresentou rendimentos significativamente menores do que a seção de controle, independentemente do tipo de transparência do módulo. Enquanto na seção de controle, sob condições de sol pleno, a abóbora rendeu 5,1 kg por planta, cresceu 3,2 kg no cenário BF-Si, 3,2 kg no cenário O-Si e 4,1 kg no cenário ST-CdTe.
Os outros vegetais tiveram rendimentos médios iguais ou maiores que a seção de controle sob o tratamento ST-CdTe transparente de 40%, mas sem diferenças estatisticamente significativas. As pimentas jalapeño renderam 155 g por planta em sol pleno, 161 g no BF-Si, 155 g no O-Si e 162 g no ST-CdTe, enquanto o pimentão rendeu 295 g por planta em sol pleno, 294 g no BF-Si, 278 g no O-Si e 346 g no ST-CdTe.
O peso da alface por cabeça foi de 105 g em pleno sol, 126 g com o BF-Si, 111 g com O-Si e 129 g com ST-CdTe. Os tomates chocolate da Tasmânia tiveram uma média de 926 g por planta em pleno sol, 1.060 g sob o BFSi, 1.069 g com O-Si e 1.278 g no ST-CdTe. Por fim, os tomates red racer tiveram 867 g por planta em pleno sol, 733 g no BF-Si, 903 g no O-Si e 962 g no ST-CdTe.
“A otimização do conjunto agri-PV com módulos PV semitransparentes pode aumentar a produção agrícola, mantendo a proteção adicional de um dossel energizado em sistemas APV tradicionais”, concluíram os pesquisadores. “Mais pesquisas são necessárias para entender melhor as compensações econômicas entre o aumento da transparência do módulo em comparação à produção de vegetais, ao mesmo tempo em que considera o aumento do rendimento energético da bifacialidade do módulo.”
Suas descobertas foram apresentadas em “Vegetable Crop Growth Under Photovoltaic (PV) Modules of Varying Transparencies”, publicado na Heliyon.
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