Um novo relatório da Tarefa 13 do PVPS da IEA, intitulado “Dual Land Use for Agriculture and Solar Power Production: Overview and Performance of Agrivoltaic Systems”, apresenta uma visão convincente de como a energia solar e a agricultura podem não apenas coexistir, mas prosperar juntas. Com a crescente pressão para descarbonizar o sistema energético, preservando as terras aráveis e a biodiversidade, a agrovoltaica está se tornando rapidamente um caminho vital para o desenvolvimento sustentável.
Uma solução para duas crises
A agrovoltaica, a prática de colocalização de sistemas fotovoltaicos (PV) e atividade agrícola, aborda dois desafios críticos: a demanda por energia limpa e a preservação de terras férteis. Como as instalações fotovoltaicas montadas no solo costumam ser criticadas por ocupar terras agrícolas, a agrovoltaica oferece uma alternativa “ganha-ganha”.
Como enfatiza o relatório, a agrovoltaica pode reforçar a resiliência agrícola diante das mudanças climáticas, protegendo as plantações de condições climáticas extremas, o que pode levar a uma melhor retenção de água e até mesmo à criação de habitats que apoiem a diversidade. Essa dupla funcionalidade torna os sistemas agrovoltaicos especialmente relevantes à medida que os eventos climáticos se intensificam e a população global continua a crescer.
Tendências globais e diversidade tecnológica
Desde os sistemas aéreos compactos do Japão adaptados à horticultura até os sistemas interespaciais de grande escala dos EUA focados em pastagem e polinizadores, o relatório destaca uma enorme quantidade de aplicações agrovoltaicas potenciais. Em 2021, a agrovoltaica havia crescido de apenas 5 MWp em 2012 para 14 GWp em todo o mundo, impulsionada pelo apoio proativo do governo em países como França, Alemanha, Itália e China.
Diferentes configurações agrovoltaicas apresentam variações significativas. Sistemas aéreos, configurações fotovoltaicas interespaciais e integrações de estufas trazem vantagens e desafios de design exclusivos. E como as práticas agrícolas são tão diversas em todo o mundo, não existe uma abordagem única para todos. Portanto, a questão mais importante é alinhar cuidadosamente os tipos de culturas e projetos de sistemas ao clima.
Esclarecimentos
Uma conclusão de destaque do relatório é a complexidade inerente à integração de agricultura e energia, dois setores muito distintos. Essa convergência de práticas, objetivos e terminologias exige ampla comunicação e colaboração. Por se tratar de uma nova integração de sistemas fotovoltaicos que tem um crescimento exponencial do mercado e envolve vários atores com objetivos potencialmente contrastantes, o relatório observa que harmonizar as definições e esclarecer os objetivos são os primeiros passos críticos.
Embora vários termos como “compartilhamento solar”, “agrovoltaicos” e “agrisolar” sejam comumente usados nos círculos políticos e científicos, o consenso está mudando para o termo “agrovoltaicos” para descrever esses sistemas. No entanto, as definições permanecem inconsistentes entre os países, e essa questão deve ser abordada.
Além disso, as percepções dos agrovoltaicos variam amplamente. Enquanto algumas partes interessadas o veem como uma inovação no uso da terra centrada na energia, outras enfatizam seu potencial agrícola. Para unir essas perspectivas, o relatório ressalta a necessidade de plataformas multissetoriais, pesquisa interdisciplinar e critérios de avaliação transparentes.
Ferramentas de modelagem e simulação
Para tornar a agrovoltaica o mais eficiente possível, os desempenhos agrícola e fotovoltaico devem ser modelados e simulados antes da instalação. Isso é essencial para garantir o projeto e a operação ideais do sistema.
Diferentes abordagens de modelagem, desde simulações de radiação e análise de sombreamento até modelos de produtividade de culturas e hidrologia do solo, podem ser combinadas para simular as interações entre matrizes fotovoltaicas e atividades agrícolas. No entanto, a modelagem se torna mais complexa quando se leva em consideração parâmetros como geografia, tipo de cultura e clima local. Ferramentas integradas que possam combinar essas variáveis de forma flexível são urgentemente necessárias.
Estruturas de desempenho e KPIs
Para apoiar esforços de avaliação consistentes, o relatório propõe uma estrutura abrangente de avaliação de desempenho para sistemas agrovoltaicos. No centro disso estão vários indicadores-chave de desempenho (KPIs), incluindo:
- Razão Equivalente de Terra (LER): Mede a produtividade combinada da agricultura e da energia em relação ao seu desempenho individual em lotes de terra separados.
- Rendimento Específico (kWh/kW): Indica a produtividade elétrica por capacidade fotovoltaica instalada.
- Produtividade da água (WP): Avalia a eficiência do uso da água na produção agrícola sob matrizes fotovoltaicas.
Esses KPIs oferecem ferramentas essenciais de benchmarking para avaliar não apenas o desempenho duplo dos agrovoltaicos, mas também seus trade-offs e sinergias.
Desafios operacionais e monitoramento
Os sistemas agrovoltaicos requerem protocolos de monitoramento rigorosos devido às interdependências entre suas diferentes partes. Por exemplo, o sombreamento induzido por PV pode afetar o crescimento das culturas, enquanto a atividade agrícola pode aumentar o desgaste da infraestrutura fotovoltaica. Portanto, os sistemas de monitoramento devem rastrear simultaneamente o rendimento agrícola, a produção elétrica, as variáveis microclimáticas e as necessidades de manutenção do sistema.
Os desafios operacionais também incluem maior complexidade e riscos de O&M, preocupações de segurança em sistemas integrados à pecuária e a dificuldade logística de coordenação entre agricultores e operadores de sistemas de energia. O relatório incentiva estruturas de monitoramento adaptáveis e análise regular de dados para evitar gargalos de desempenho.
Dimensões legais e socioeconômicas
O cenário legal para agrovoltaicas ainda é fragmentado. Como observa o relatório, em países como França, Japão e EUA há uma falta de processos de licenciamento harmonizados e classificações claras de uso da terra.
Os esquemas de incentivos também variam. Algumas nações oferecem tarifas feed-in ou incentivos fiscais para projetos agrovoltaicos, enquanto outras ainda não diferenciaram entre sistemas fotovoltaicos padrão e sistemas de uso duplo. O relatório defende políticas de apoio baseadas no desempenho que recompensem tanto a conversão de energia quanto a produtividade agrícola.
Do ponto de vista socioeconômico, as agrovoltaicas podem melhorar a vida nas áreas rurais, diversificando os fluxos de renda e reduzindo a vulnerabilidade aos riscos climáticos. No entanto, uma implantação bem-sucedida depende do envolvimento inicial das partes interessadas, especialmente com proprietários de terras e comunidades agrícolas.
Traçando o caminho a seguir
A agrovoltaica ainda é um setor jovem e muitos desafios permanecem, como a necessidade de ferramentas de modelagem integradas e incertezas em O&M e desempenho de longo prazo. No entanto, como o relatório deixa claro, as oportunidades são vastas. A abordagem de uso duplo pode desempenhar um papel transformador no alcance das metas climáticas, preservando os ecossistemas e apoiando a produtividade agrícola em um mundo em aquecimento.
Pesquisas e políticas futuras devem ter como objetivo refinar as definições agrovoltaicas, desenvolver incentivos baseados em desempenho e financiar estudos interdisciplinares para preencher lacunas de conhecimento. Ao se concentrar no design, monitoramento e colaboração, as agrovoltaicas podem mudar de projetos-piloto experimentais para soluções convencionais de agricultura energética.
À medida que as pressões sobre o uso da terra aumentam, a agrovoltaica oferece um plano esperançoso: aquele em que os painéis solares não apenas coletam energia, mas ajudam a cultivar a terra em que estão.
Autor: Ignacio Landivar
Sobre a Tarefa 13 do PVPS da IEA
A Tarefa 13 do IEA PVPS se compromete a focar a colaboração internacional na melhoria da confiabilidade dos sistemas e subsistemas fotovoltaicos, coletando, analisando e disseminando informações sobre seu desempenho técnico e durabilidade, fornecendo uma base para sua avaliação técnica e desenvolvendo recomendações práticas para melhorar sua produção elétrica e econômica em diferentes regiões climáticas.
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