Pesquisadores da Austrália, da Universidade Murdoch e da ClearVue Technologies desenvolveram novas janelas solares que podem reduzir o consumo de energia e o uso de água em estufas.
Para testar a inovação proposta, eles projetaram e construíram uma estufa com janelas fotovoltaicas de alta transparência aplicadas no telhado e nas paredes. Ao longo de duas estações de cultivo, foram medidos o rendimento de 18 culturas diferentes crescendo naquela estufa, juntamente com a produção de eletricidade e o consumo de água.
“Estufas solares com módulos fotovoltaicos de alta transparência montados no telhado usam uma parte da luz solar capturada para gerar eletricidade pelas células solares, permitindo que a luz solar restante passe para a estufa para o crescimento das plantas e produção de alimentos”, explicou a equipe. “No entanto, no estágio atual, não houve implementação prática de uma estufa solar totalmente operacional para avaliar seu consumo real de energia, capacidade de geração de energia e potencial de produção agrícola.”
A estufa em escala de pesquisa foi construída em Perth, Austrália Ocidental. Consistia em quatro salas, cada uma com 8 m de comprimento e 6 m de largura. A sala 1 era envidraçada com vidro convencional com baixo teor de ferro e ultra-transparente, enquanto as salas 2, 3 e 4 usavam vidro solar.
Dois tipos de projetos de polivinil butiral (PVB) foram usados, incluindo PVB-1, uma concentração de dopagem mais baixa para janelas de maior clareza, e PVB-2, com uma luminescência ligeiramente maior. O vidro solar na sala 2 usava duas camadas intermediárias de PVB-2; na sala 3, foi usada uma combinação de PVB-1 e PVB-2, enquanto a sala 4 usou uma única camada intermediária de PVB-1 emparelhada com uma camada intermediária de PVB comum.
“A ClearVue Technologies desenvolveu um produto de vidro fotovoltaico de alta transparência, projetado por meio da aplicação inovadora de vidros avançados usando painéis concentradores fluorescentes, revestimentos de filme fino espectralmente seletivos e módulos de células solares à base de silício personalizados”, acrescentaram os acadêmicos, observando que as janelas têm transmissão direta de luz visível (VLT) de cerca de 60% e VLT total (direto mais difuso) de cerca de 70%, com uma eficiência de conversão de energia de cerca de 3,3% e saída de energia elétrica de 30–33 Wp/m2.
Imagem: Murdoch University, Cleaner Engineering and Technology
Um total de 153 janelas solares transparentes foram instaladas na estufa. Eles foram capazes de alimentar os ventiladores, condicionadores de ar, persianas e persianas de ventilação. O excedente de energia gerada por energia fotovoltaica também foi exportado para a rede elétrica. À noite, a operação da estufa dependia da eletricidade da rede. A estação de cultivo 1 foi de julho a dezembro de 2021 e a estação de cultivo 2 foi de março a setembro de 2022.
“As culturas incluem culturas hortícolas comumente produzidas em estufas e culturas de larga escala. Morango, alface, tomate, feijão anão, espinafre, mostarda, manjericão, ervilha, pimenta e pimentão foram selecionados para este estudo devido ao seu uso comum na agricultura comercial em estufas “, explicaram os acadêmicos. “Por outro lado, trigo, cevada, canola, tremoço, grão de bico, gengibre, girassol e milho doce foram incluídos porque são culturas de larga escala ou economicamente significativas. Embora essas culturas não sejam normalmente cultivadas comercialmente em estufas, elas são amplamente cultivadas para fins de pesquisa, principalmente em programas de melhoramento.”
De acordo com os resultados, a nova estrutura (salas 2-4) reduziu o consumo de energia em 57% e o uso de água em 29%, em comparação com a sala 1. As culturas hortícolas comuns, como tomate, feijão anão, grão de bico, alface, mostarda de espinafre e pimentão, mantiveram o mesmo nível de rendimento na sala solar e na sala convencional. Ao mesmo tempo, as ervilhas tiveram um aumento de rendimento de 12% nas salas solares. As safras de larga escala experimentaram um declínio notável na biomassa e no rendimento ou não atingiram a maturidade quando cultivadas em salas solares.
Após esses resultados, a equipe simulou numericamente a mesma estrutura em diferentes locais do mundo. Ou seja, eles o colocaram no Rio de Janeiro, Brasil; Pequim, China; Nova Délhi, Índia; Los Angeles, Califórnia, Estados Unidos; Cidade de Nova York, Nova York, Estados Unidos; Haifa, Israel; e Paris, França.
“Um modelo de computação mostrou que uma estufa solar totalmente envidraçada tem o potencial de compensar até 100% do consumo de energia em locais em todo o mundo usando técnicas de controle de temperatura adaptáveis e eficientes, permitindo potencialmente uma agricultura de estufa completamente autossustentável em escala global”, disse a equipe.
Suas descobertas foram apresentadas em “Transparent solar photovoltaic windows provide a strong potential for self-sustainable food production in forward-looking greenhouse farming architectures“, na Cleaner Engineering and Technology.
Este conteúdo é protegido por direitos autorais e não pode ser reutilizado. Se você deseja cooperar conosco e gostaria de reutilizar parte de nosso conteúdo, por favor entre em contato com: editors@pv-magazine.com.
Ao enviar este formulário, você concorda com a pv magazine usar seus dados para o propósito de publicar seu comentário.
Seus dados pessoais serão apenas exibidos ou transmitidos para terceiros com o propósito de filtrar spam, ou se for necessário para manutenção técnica do website. Qualquer outra transferência a terceiros não acontecerá, a menos que seja justificado com base em regulamentações aplicáveis de proteção de dados ou se a pv magazine for legalmente obrigada a fazê-lo.
Você pode revogar esse consentimento a qualquer momento com efeito para o futuro, em cujo caso seus dados serão apagados imediatamente. Ainda, seus dados podem ser apagados se a pv magazine processou seu pedido ou se o propósito de guardar seus dados for cumprido.
Mais informações em privacidade de dados podem ser encontradas em nossa Política de Proteção de Dados.