Pesquisadores liderados pelo Instituto Murciano de Pesquisa Agrícola e Ambiental (IMIDA), na Espanha, avaliaram o impacto de diferentes projetos de sistemas agrivoltaicos em plantações de tomate para determinar o nível de sombreamento que mais beneficia as plantas.
“A utilização de quatro estufas independentes e idênticas permite uma avaliação robusta dos seus respectivos impactos no microclima, no desempenho das culturas e na geração de energia”, afirmou a equipe. “Especificamente, o estudo teve como objetivo avaliar o desempenho agronômico e energético de duas tecnologias fotovoltaicas semitransparentes disponíveis comercialmente, com padrões distintos de transmissão de luz, em comparação com tratamentos de controle e com tela de sombreamento.”
Os pesquisadores testaram uma estufa de silício monocristalino semitransparente (PV-Si) e uma estufa de película fina de telureto de cádmio (PV-TF) em comparação com uma estufa de controle e uma com tela de sombreamento.
O estudo foi realizado em Múrcia, Espanha, ao longo de duas temporadas de cultivo de tomate: uma temporada de inverno-primavera de 120 dias, de dezembro de 2023 a abril de 2024, e uma temporada de primavera-verão de 98 dias, de abril a julho de 2024. O clima mediterrâneo semiárido de Múrcia apresenta temperaturas médias de verão e inverno de 30 °C e 12 °C, respectivamente. Em ambas as estações, a equipe utilizou estufas de polietileno com dimensões de 3,9 m de comprimento × 2 m de largura × 3,1 m de altura.
Os materiais em avaliação foram instalados no telhado e na fachada sul de cada estufa. A estufa de controle utilizou apenas o filme de polietileno padrão, enquanto a estufa com controle de sombreamento adicionou uma tela de sombreamento em zonas selecionadas. Uma estufa solar apresentava módulos fotovoltaicos de silício monofacial com 50% de transparência, e a outra utilizava módulos de telureto de cádmio (CdTe), também com 50% de transparência. Cada estufa solar possuía 18 módulos — metade no telhado, metade na fachada — com potências nominais de 59 W para PV-Si e 40 W para PV-TF.
As condições microclimáticas dentro de cada estufa piloto foram monitoradas em intervalos de dois minutos. As medições incluíram temperatura do ar, umidade relativa, irradiação solar e radiação fotossinteticamente ativa”, explicou a equipe. “Além disso, a temperatura e a umidade do solo foram medidas em intervalos de cinco minutos em profundidades que variam de 10 a 60 cm, com incrementos de 10 cm.”
Os testes mostraram que a tecnologia PV-Si gerou uma produção média diária de energia de 3,92 kWh no inverno-primavera e 4,07 kWh na primavera-verão. A tecnologia PV-TF, por sua vez, produziu 2,58 kWh e 2,79 kWh, respectivamente. A geração total de energia ao longo das duas estações atingiu 726,8 kWh para a PV-Si e 488,4 kWh para a PV-TF.
O índice diário de luz (DLI, na sigla em inglês), que representa a quantidade total de luz fotossinteticamente ativa recebida pelas plantas a cada dia, apresentou uma média de 18,1 mol m⁻² no inverno-primavera e de 25,4 mol m⁻² na primavera-verão na estufa de Si. Na estufa de TF, o DLI apresentou uma média de 10,8 mol m⁻² e 17 mol m⁻², respectivamente.
“Durante o ciclo inverno-primavera, apenas as estufas de controle e as estufas PV-Si mantiveram valores de DLI acima do limite mínimo necessário para o desenvolvimento ideal da cultura”, relataram os pesquisadores. “Apesar de um número semelhante de frutos, a estufa PV-Si produziu frutos com peso médio 25% maior do que a estufa de controle, atribuído a temperaturas noturnas mais favoráveis e maior umidade do solo.”
No período entre o inverno e a primavera, a estufa de silício (Si) produziu 21 frutos com peso médio de 74 g, enquanto a estufa de fibra de vidro (TF) produziu 18 frutos com peso médio de 50 g. Durante a primavera e o verão, a estufa de silício produziu 30 frutos com peso médio de 93 g, em comparação com 23 frutos de 79 g na estufa de fibra de vidro.
“De forma geral, o sistema PV-Si equilibrou eficazmente a gestão da radiação solar, a regulação térmica e a produção de energia, demonstrando o seu potencial como uma tecnologia adequada para aplicações agrivoltaicas”, concluiu a equipe.
Os resultados da pesquisa foram apresentados no artigo “ Avaliação comparativa de células fotovoltaicas de silício monocristalino semitransparente e telureto de cádmio para o cultivo de tomate em estufas agrivoltaicas mediterrâneas ”, publicado na revista Smart Agricultural Technology. Pesquisadores do IMIDA, da Espanha, da Universidade Miguel Hernández de Elche e da Universidade Aldo Moro de Bari, na Itália, contribuíram para o estudo.
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