A agricultura foi uma das primeiras indústrias a adotar a energia solar fotovoltaica (PV). As instalações de telhado em celeiros, galpões e outras estruturas agrícolas são utilizadas para gerar energia gratuita para a condução de bombas de irrigação e outros sistemas críticos ou para a venda ao serviço público local. Contudo, o agro-fotovoltaico também pode ser utilizado para muito mais. O Agri-PV, onde tanto uma instalação fotovoltaica como atividades agrícolas coexistem no mesmo terreno, é cada vez mais visto como uma solução viável para uma utilização sustentável da terra, sem ser prejudicial para o rendimento das culturas ou para a produção solar.

Duas vezes a colheita: agricultura de dupla utilização

Com cerca de 14 GW de capacidade global instalada a partir de 2021 , a Agri-PV oferece os meios para reduzir drasticamente as faturas de eletricidade com energia limpa e renovável, ao mesmo tempo que aumenta o rendimento das colheitas e equilibra os interesses de terra concorrentes. A agricultura de dupla utilização ocorre quando são instalados sistemas fotovoltaicos elevados em terras agrícolas onde as culturas são cultivadas, ou onde o gado pasta por baixo. Este método, também referido como co-localização, pode produzir resultados impressionantes quando feito corretamente e utilizando a tecnologia certa. Com a agricultura de dupla utilização, os módulos solares produzem eletricidade, ao mesmo tempo que fornecem sol e sombra ideais para as culturas por baixo, reduzindo o stress térmico
e a perda de água. Esta sombra é também benéfica para o gado no calor, e pode ajudar a protegê-lo de condições climáticas adversas também no inverno.
Segundo um estudo realizado pela Universidade do Arizona, a evaporação no tomate, pimentos, coentro e cebola foi cortada em 50% devido às temperaturas mais baixas abaixo dos painéis. Por sua vez, isto significava que a irrigação podia ser cortada pela metade, e as condições de temperatura dos trabalhadores, ou do gado se presentes, melhoraram, com temperaturas da pele registadas como 7 °C mais frias sob os painéis. Do mesmo modo, um outro estudo do Arizona concluiu que a adição de painéis solares ajudou a moderar a variabilidade climática severa, ajudando a proteger as culturas de danos relacionados com o clima.
A investigação também descobriu que a dupla utilização ajuda na produção de energia de sistemas
fotovoltaicos. NREL descobriu que os painéis fotovoltaicos tradicionais montados no solo eram substancialmente mais quentes durante o dia do que os painéis fotovoltaicos com base em plantas. Verificou-se que os painéis agro-fotovoltaicos eram mais frescos 9 °C, o que permitia um melhor desempenho. Isto permite aos agricultores usufruir dos benefícios de custos do aumento da produção de energia, bem como do maior rendimento das suas culturas, ou de uma melhor subsistência do seu gado de pastagem.

As tecnologias certas para o trabalho

Um dos maiores desafios para o sucesso da Agri-PV reside no planeamento eficaz de projetos solares e agrícolas. Para que os dois ecossistemas funcionem em conjunto, as tecnologias fotovoltaicas inteligentes e reativas devem ser aproveitadas de modo a maximizar tanto a colheita de energia solar como o rendimento das colheitas. É por isso que a seleção do equipamento é fundamental. Como as culturas têm pontos de compensação de luz individuais, e são extremamente suscetíveis ao clima, as instalações Agri-PV devem incluir sistemas especializados para apoiar o cultivo.

Os módulos solares elevados podem reduzir o impacto do granizo, vento e chuva intensa enquanto produzem sombra para proteger as culturas da sobre-exposição ao sol e manter o solo húmido. Neste caso, é fundamental utilizar o tipo correto de módulo solar de modo a não expor em excesso ou subexpor as culturas que crescem por baixo. No entanto, a alteração das estruturas dos módulos ou a utilização de módulos que permitem que mais luz brilhe, pode diminuir a produção de energia.
Para melhores resultados, a maximização tanto da colheita como do rendimento da energia solar é melhor conseguida através da instalação de um sistema fotovoltaico baseado na Eletrónica de Potência de Nível de Módulo (MLPE). Isto porque a tecnologia MLPE, com otimizadores de potência permite que cada módulo produza ao seu nível máximo de energia de forma independente, independentemente da
orientação do módulo ou da exposição à sombra/sujidade.
Um sistema MLPE com otimizadores de potência com seguidores solares pode ajudar ainda mais a maximizar tanto a colheita como o rendimento energético. Os otimizadores de potência garantem que cada módulo fornece a máxima quantidade de energia solar possível. Ao mesmo tempo, os seguidores utilizam Inteligência Artificial (IA) para compreender os padrões sazonais solares e agrícolas para inclinar os módulos à medida que o sol se move em várias direções ao longo do dia para aumentar a produção de energia.
Juntas, estas tecnologias-chave permitem a otimização tanto da energia solar como do crescimento das culturas, reduzindo o Custo Nivelado da Eletricidade (LCOE) e maximizando o retorno do investimento (ROI) para o proprietário do sistema fotovoltaico, facilitando ao mesmo tempo ótimas condições para o cultivo agrícola.
Noutros casos, módulos bifaciais montados verticalmente que podem produzir fotovoltaico de ambos os lados podem ser utilizados para permitir mais terra arável. Também aqui, utilizando a tecnologia MLPE com otimizadores de potência, pode ser colhida mais energia da instalação. Os otimizadores de potência podem também ajudar a mitigar as perdas de energia causadas pelo desajuste dos módulos, o que não é invulgar nos módulos bifaciais, devido à redução do albedo de superfície (a capacidade da superfície de refletir a luz solar) e às diferenças de irradiação no lado posterior do módulo causadas pelo aumento dos níveis de sujidade e sombreamento devido à proximidade do solo.

Maximizar as colheitas com as ferramentas certas

A escolha dos componentes certos do sistema fotovoltaico é fundamental para o sucesso de qualquer instalação agrofotovoltaica. A solução MLPE da SolarEdge é ideal para a agricultura, uma vez que os optimizadores de potência maximizam a produção de energia renovável enquanto os seus seguidores solares SolarGik podem melhorar o rendimento das colheitas. Ter um sistema fotovoltaico inteligente que pode proporcionar uma combinação de benefícios adicionais como monitorização a nível de módulo, resolução remota de problemas e caraterísticas de segurança melhoradas é fundamental para maximizar a produção de energia, aumentar o rendimento do sistema ao longo da vida útil, e melhorar o ROI.
Com o advento da Agri-PV, as indústrias solar e agrícola podem trabalhar em conjunto para fazer progressos significativos na transformação do abastecimento alimentar e acelerar a transição para a energia limpa. Quando planeada cuidadosamente, e em cooperação com os agricultores locais, a Agri-PV oferece uma solução inteligente para muitos dos desafios que enfrentamos hoje e pode, em última análise, ajudar a criar um futuro mais brilhante para o nosso planeta.

Um exemplo de um dos websites Agri PV interessantes do Japão

Koden Energy Bank Co. (Prefeitura de Saitama) desenvolveu um total de 18 locais agropecuários na região agrícola do noroeste da Prefeitura de Saitama.
Os módulos solares são instalados numa inclinação, dois metros acima do solo no seu ponto mais baixo, e três metros acima do solo no seu ponto mais alto. As plantas Sasaki são cultivadas abaixo da estrutura, tirando partido deste espaço.
Para garantir a segurança e eliminar qualquer obstrução da área agrícola, os inversores solares são instalados na parte superior da estrutura. O inversor trifásico da SolarEdge é pequeno e leve, e facilmente instalado nestas instalações elevadas, reduzindo a carga na estrutura em comparação com os inversores de corda.
Os módulos solares no agriPV são instalados demasiado altos para serem vistos pelas pessoas, não podendo assim ser inspecionados visualmente. A solução SolarEdge permite a monitorização ao nível do módulo através do optimizador instalado em cada dois módulos. Os instaladores e os proprietários do sistema podem verificar remotamente a saúde da central elétrica em detalhe, recebendo notificações em caso de problema. Este relatório a nível de módulo reduz o tempo de manutenção e permite uma resolução rápida se algo estiver errado. A monitorização remota também permite a gestão de ativos a um
custo mais baixo e com maior eficiência.
Como os otimizadores de energia têm certificação IP68 e os inversores solares têm certificação IP65, as culturas podem ser regadas por baixo do inversor solar sem qualquer problema, ou podem resistir à chuva. Notavelmente, os inversores solares e os aspersores podem ser instalados em qualquer lugar. Tanto os optimizadores de potência como os inversores são resistentes ao amoníaco, pelo que a fertilização da terra nas proximidades não irá constituir um problema.

Nos locais AgriPV onde as pessoas trabalham por baixo de uma matriz PV, a questão da segurança é crítica. É aí que entra a caraterística de segurança DC da SolarEdge SafeDC™. Se ocorrerem problemas de ligação à terra ou desconexão nos circuitos CA ou CC, ou se o sistema fotovoltaico tiver de ser desligado, a saída de cada optimizador de energia será reduzida para a tensão segura de 1V. A tensão do fio é reduzida para cerca de 20- 25 V, mantendo os agricultores e as equipas de manutenção em segurança, em conformidade com as mais rigorosas normas da indústria.

Localização: Prefeitura de Saitama, Japão
Tamanho do sistema: 6,7 MW
Painel: Painéis de 300 W x 22 532
Inversor solar: SE33.3K x 146 inversores
Otimizadores de potência: P600 x 11 266

SolarEdge

A SolarEdge é líder mundial em energia inteligente, fornecendo soluções comerciais e residenciais inovadoras que alimentam as nossas vidas e impulsionam o progresso futuro. Alavancando a engenharia de classe mundial e a experiência mundial, a SolarEdge desenvolveu uma solução inovadora de inversor inteligente que mudou a forma como a energia é colhida e gerida em sistemas fotovoltaicos (PV). Como resultado desta e de outras inovações, hoje a SolarEdge é a empresa de inversores solares número 1 mundial em receitas, com milhões de sistemas instalados em mais de 135 países.
A SolarEdge aborda uma vasta gama de segmentos de mercado de energia inteligente através das suas soluções fotovoltaicas, de armazenamento, de carregamento EV, de bateria e de serviço de rede.

SolarEdge
Tel.: +33 0368 780 832
www.solaredge.com