Fazenda Agro voltaica

Por que não colocar um painel solar em um campo e plantar por baixo? É um novo campo científico (e literal) conhecido como agro voltaico – agricultura mais energia fotovoltaica.

Sim, as plantas precisam de luz solar, mas algumas precisam de menos do que outras e, de fato, ficam estressadas com muitos fótons. Sombrear essas plantações significa que precisarão de menos água, que se evapora rapidamente em um campo aberto. Além disso, as plantas “suam”, o que esfria os painéis acima da cabeça e aumenta sua eficiência.

“É uma situação rara em que todos ganham”, diz Greg Barron-Gafford, um cientista do sistema terrestre da Universidade do Arizona que está estudando agro voltaicos. “Ao cultivar essas safras à sombra de painéis solares, reduzimos a quantidade de luz solar intensa que queima a água e estressa a planta.” Barron-Gafford está entre os destinatários de uma nova doação de US $ 10 milhões do Instituto Nacional de Alimentos e Agricultura do USDA para pesquisar agro voltaicos em diferentes regiões, safras e climas.

Barron-Gafford tem feito experimentos para quantificar várias variáveis ​​- como crescimento, uso de água e produção de energia – para determinar quais plantações podem se beneficiar mais. Por exemplo, ele plantou ingredientes de salsa – coentro, pimentão e tomate – e descobriu que eles crescem tão bem, se não melhor, sob painéis solares do que ao ar livre. Eles também usam apenas metade da água. (“Pense se você derramou sua garrafa de água na sombra e não no sol”, diz Barron-Gafford.) Ele também descobriu que os painéis reduzem significativamente a temperatura do ar, o que beneficiaria os agricultores que cuidam das plantas. Seu trabalho sugere que os painéis podem atuar como uma bolha protetora para proteger as plantações do calor extremo associado à mudança climática , que sobrecarrega as plantações e diminui sua produção.

As fortes precipitações que podem danificar as plantações também estão aumentando, já que uma atmosfera mais quente retém mais umidade . “Em épocas de calor extremo ou precipitação extrema, proteger as plantas dessa maneira pode realmente beneficiá-las”, disse Madhu Khanna, economista da Universidade de Illinois, Urbana-Champaign, que também ganhou financiamento do novo USDA subsídio agrivoltaico. “Então, esse é outro fator que queremos analisar.”

Khanna estudará qual seria o painel solar ideal para uma cultura específica, por exemplo, se ele precisa de espaços maiores ou menores entre os painéis para permitir a passagem da luz solar. A altura também é um problema: o milho e o trigo precisariam de painéis mais altos, enquanto a soja arbustiva ficaria bem com uma variedade mais atarracada.

Graças a essas lacunas, as safras cultivadas sob painéis solares não são banhadas pela escuridão. Mas, de modo geral, a luz é mais difusa, o que significa que ela ricocheteia nas superfícies antes de atingir as plantas. Isso replica um ambiente de floresta natural, no qual todas as plantas, exceto as árvores mais altas, ficam na sombra, absorvendo os raios de sol que surgirem.

Barron-Gafford descobriu que um sombreamento semelhante a uma floresta sob os painéis solares provoca uma resposta fisiológica das plantas. Para coletar mais luz, suas folhas ficam maiores do que se plantadas em um campo aberto. Ele viu isso acontecer no manjericão, o que aumentaria o rendimento daquela safra. Barron-Gafford também descobriu que a pimenta Capsicum annuum , que cresce à sombra das árvores na natureza, produz três vezes mais frutos em um sistema agrivoltaico. As plantas de tomate também produzem mais frutas. Isso provavelmente se deve ao fato de as plantas estarem menos estressadas pelo constante bombardeio de luz solar, ao qual não estão evolutivamente adaptadas.

Mas cada safra será diferente, então os cientistas precisam testar cada uma para ver como reagem à sombra. “Por exemplo, provavelmente não recomendamos que alguém plante abobrinha diretamente na sombra mais profunda, diretamente sob um painel”, diz Mark Uchanski, um cientista em horticultura da Colorado State University que está estudando agrivoltaicos e testou esse cenário exato. “A melhor localização para isso pode ser mais longe, em direção às bordas, onde é mais provável que receba um pouco mais de sol, porque vimos uma queda na produção nesse caso.”

Embora a configuração dos painéis envolva alguns custos iniciais, eles podem, na verdade, gerar algum dinheiro para os agricultores, como Kominek disse a Grist nesta história de 2020antes que seus painéis estivessem no lugar. Eles produziriam energia para manter a fazenda, e o fazendeiro pode vender o excedente de volta para uma concessionária. E como algumas plantas – como os ingredientes da salsa dos experimentos de Barron-Gafford – usarão menos água, isso pode reduzir os gastos com irrigação. “Se pudermos realmente permitir que os agricultores diversifiquem sua produção e obtenham mais da mesma terra, isso pode beneficiá-los”, diz Khanna. “Ter safras e painéis solares é mais benéfico para o meio ambiente do que apenas painéis solares.”

Esse tipo de configuração também resfria os painéis solares de duas maneiras: A água que evapora do solo sobe em direção aos painéis e as plantas liberam sua própria água. Isso é ótimo para a eficiência dos painéis, porque eles têm pior desempenho quando ficam muito quentes. Eles geram uma corrente elétrica quando os fótons do sol retiram os elétrons dos átomos, mas se eles superaquecerem, os elétrons ficam superexcitados e não geram tanta eletricidade quando são desalojados.

E, como acontece com a colocação de painéis solares acima dos canais, o uso de terras agrícolas funciona com o truque perfeito de não ocupar nenhuma terra extra. Para implantar um painel solar tradicional, você precisa primeiro liberar espaço. Mas canais e campos agrícolas já estão em uso. “É este grande macro-gatilho para levar as pessoas à mesa e pensar sobre: ​​como é o desenvolvimento econômico rural e qual é o futuro da agricultura?” diz Andrea Gerlak, cientista social da Universidade do Arizona, que está trabalhando com Barron-Gafford na implantação de sistemas agrivoltaicos. “Se isso permitir uma agricultura inteligente, uma agricultura sustentável e usar menos água, é este grande gatilho para fazer as pessoas falarem.”

Mas a tecnologia agrivoltaica não funciona para todas as fazendas. Os painéis solares continuam sendo um investimento significativo, especialmente em uma escala do tamanho de um campo. Manobrar ao redor deles com equipamentos de colheita pesados também será um desafio, então Khanna diz que os arrays devem ser projetados como sistemas flexíveis. “A ideia é que você tenha esses painéis que não serão apenas fixados em um determinado ângulo e estacionários”, diz Khanna. “Eles realmente serão capazes de girar e se tornar verticais, e deixar o equipamento passar.”

Kominek acrescenta que os Estados Unidos estão vendo uma transferência massiva de terras agrícolas de uma geração mais velha para uma mais jovem, que tem que decidir o que fazer com sua herança. Diante das dificuldades da seca e do calor, a tentação pode ser dizer: “Para o inferno com as colheitas” e cobrir uma fazenda inteiramente com painéis solares. Mas ele e Barron-Gafford não acham que tem que ser uma proposição ou-ou.

“A questão para os formuladores de políticas e proprietários de terras é: vamos tirar muitas terras aráveis ​​- terras onde poderíamos ter galinhas, vacas, vegetais, plantas perenes e outras coisas – e apenas colocar painéis solares e fazer crescer ervas daninhas embaixo eles?” Kominek pergunta. “Ou vamos criar regulamentos que ajudem a manter aquele solo ativo, para ajudá-lo a continuar fazendo coisas produtivas, como tem feito nas décadas ou séculos anteriores?”

Barron-Gafford também aponta que os agro voltaicos não precisam se limitar aos tipos de alimentos que as pessoas comem. Um fazendeiro pode deixar a grama nativa crescer selvagem sob os painéis, fornecendo comida para o gado, que também se beneficiaria com a sombra. Ou podem promover o crescimento de plantas para polinizadores nativos como as abelhas . Com o manejo correto, aquela terra poderia ter uma dupla função como floresta sintética – só porque é sombreada, não significa que a vida não possa florescer por baixo.

“Acho que tudo gosta de um pouco de sombra”, diz Kominek. “Há uma grande variedade de culturas que apreciam. E quando está 100 graus lá fora, eu gosto da sombra. ”