Painéis solares semitransparentes RearCPVbif em Jaén podem fortalecer a agrivoltaica

Pelo sul da Espanha, um novo tipo de painel solar vem, discretamente, mudando as regras sobre quem pode aproveitar o sol.

Em vez de obrigar uma escolha entre comida e energia, pesquisadores de Jaén afirmam ter encontrado uma forma de compartilhar a luz. Os painéis protótipos produzem quantidades relevantes de eletricidade e, ao mesmo tempo, deixam passar claridade suficiente para manter hortaliças e árvores frutíferas vivas e produtivas.

Como as usinas solares passaram a disputar espaço com áreas agrícolas

A transição energética europeia esbarra em um fato simples e teimoso: terra é um recurso limitado. A União Europeia quer obter ao menos 30% de sua energia a partir de fontes renováveis até 2030 e alcançar a neutralidade climática até 2050. A energia solar em grande escala ocupa um papel central nessa estratégia, impulsionada pela queda no custo dos módulos e por um grande volume de produção vindo da China.

Só que, à medida que os projetos ficam maiores, aumentam também os atritos no território. Desenvolvedores procuram terrenos planos e ensolarados. Produtores rurais olham para as mesmas áreas e enxergam o próprio sustento. Comunidades locais reagem quando fileiras de painéis substituem pomares ou pastagens. Em algumas regiões, a disputa entre solar e alimento virou tema recorrente.

É nesse contexto que a agrivoltaica ganhou força. Em vez de empurrar a agricultura para fora, sistemas agrivoltaicos elevam os painéis ou os espaçam, permitindo que lavouras, gado ou colmeias dividam a mesma área. Plantas tolerantes à sombra podem se beneficiar de microclimas mais frescos e de menor evaporação. Ovelhas pastam sob as estruturas e ajudam a controlar a vegetação, enquanto apicultores usam os locais como áreas de forrageamento.

"A agrivoltaica tenta transformar um conflito de uso do solo em uma colheita dupla: quilowatt-hora por cima, calorias por baixo."

O desafio técnico mais difícil aparece quando os módulos ficam diretamente acima das culturas. Painéis convencionais, opacos, bloqueiam grande parte da luz, o que pode desacelerar o crescimento, deformar plantas ou reduzir a produtividade. Já existem painéis semitransparentes, mas em geral eles sacrificam energia demais para satisfazer produtores e investidores.

A proposta da equipe de Jaén para solar semitransparente

Um grupo de pesquisa da Universidade de Jaén, no sul da Espanha, apresentou um novo desenho, descrito em um artigo recente sobre tecnologia agrivoltaica. O sistema foi batizado de RearCPVbif, abreviação de “Fotovoltaico bifacial com concentrador traseiro” (em inglês, “Rear Concentrator Photovoltaic bifacial”). O nome é pouco amigável, mas o conceito é direto: deixar luz suficiente passar para as plantas e, ao mesmo tempo, recuperar parte da radiação que normalmente se perderia.

O que torna o RearCPVbif diferente

• Emprega células solares bifaciais, capazes de gerar energia tanto na face frontal quanto na traseira.
• Incorpora concentradores ópticos na parte de trás, que redirecionam luz refletida e espalhada para a face posterior das células.
• Mantém alta transparência óptica, garantindo que ainda chegue luz suficiente às culturas abaixo.

Na maior parte das soluções de fotovoltaico semitransparente (muitas vezes chamadas de FV semitransparente), a estratégia é simplesmente espaçar o material ativo ou usar camadas mais finas: entra mais luz, porém a produção elétrica cai. A proposta de Jaén busca outra troca: preservar a transparência, mas extrair eletricidade adicional a partir da luz que circula atrás do painel.

"Os pesquisadores relatam um fator de transparência em torno de 60%, um nível normalmente considerado aceitável para muitas culturas hortícolas."

Esse valor de 60% é relevante. Estudos agronômicos indicam que várias hortaliças começam a ter dificuldades quando a transmissão média de luz cai muito abaixo desse patamar. Acima dele, algumas espécies conseguem manter uma fotossíntese próxima do normal, especialmente quando temperatura e umidade são bem manejadas.

Dois indicadores de luz essenciais para agricultura e energia

Para avaliar se um painel pode ficar sobre plantações com segurança, engenheiros e agrônomos passaram a observar dois números - e não apenas a potência nominal indicada na placa do módulo.

• Transmitância visível média (AVT): a fração de luz visível que atravessa o painel.
• Transmitância fotossintética média (APT): a fração da luz, nas faixas de comprimento de onda que as plantas realmente usam na fotossíntese, que chega às folhas.

A equipe de Jaén trabalhou com os dois indicadores. Para as plantas, a APT tende a ser mais importante do que a energia solar total. O que mais importa é a chamada radiação fotossinteticamente ativa (PAR), aproximadamente entre 400–700 nanômetros. Se o painel bloquear demais essa faixa, a produtividade cai mesmo que ainda passe bastante infravermelho ou ultravioleta.

Pesquisas anteriores sobre estufas e telas de sombreamento apontam um limite inferior, para crescimento confortável, por volta de 60% de transmissão na faixa PAR, variando conforme a espécie. O sistema RearCPVbif foi pensado tendo esse referencial como base.

Parâmetro	FV opaco convencional	FV semitransparente típico	Conceito RearCPVbif
Luz chegando às culturas	Baixa (com frequência <20%)	Média (40–70%)	Em torno de 60% (alvo)
Produção elétrica por área	Alta	Média a baixa	Média, aumentada por concentradores traseiros
Adequação para cultivo	Limitada	Seletiva	Projetado para uma ampla gama de horticultura

Em que ponto está hoje a energia solar “transparente”

De modo geral, a indústria fotovoltaica vem buscando transparência por dois caminhos.

• Painéis semitransparentes não seletivos, que afinam as camadas absorvedoras ou abrem microvãos no material ativo. Esses módulos deixam passar mais luz em todo o espectro, mas normalmente sofrem uma queda grande de eficiência elétrica.
• Painéis seletivos por comprimento de onda, que procuram absorver principalmente ultravioleta e infravermelho próximo, ao mesmo tempo em que permitem a passagem do visível. Assim, as plantas recebem boa parte do que precisam, e o painel trabalha com faixas que não são usadas pela visão humana.

O desenho de Jaén se aproxima do segundo grupo, mas acrescenta um diferencial com seus concentradores ópticos traseiros. A ideia é capturar raios “sobrando” que atravessam o painel na primeira passagem, refletem no solo ou nas culturas e voltam a atingir a parte de trás do módulo. Como as células são bifaciais, essa luz refletida pode virar eletricidade adicional.

"Em vez de disputar cada fóton apenas na face frontal, o sistema colhe a luz de segunda chance que a fazenda simplesmente teria refletido de volta ao céu."

Esse tipo de abordagem também combina naturalmente com solos mais claros e refletivos ou com coberturas agrícolas de cor clara, que aumentam a disponibilidade de luz para a face traseira das células.

Mantendo as culturas mais frescas enquanto os painéis produzem

O calor é outro fator limitante quando se instalam módulos sobre plantações. Um “teto” de vidro aquecido pode reter ar quente e criar um efeito estufa indesejado. Além disso, temperaturas altas nos painéis prejudicam o desempenho elétrico, reduzindo a eficiência das células.

O estudo de Jaén acompanhou o comportamento térmico e observou que as temperaturas das células permaneceram abaixo de aproximadamente 70 °C. Esse patamar evita as perdas de desempenho mais severas e diminui o risco de aquecer demais a camada de ar logo abaixo dos módulos. Para o produtor, esse controle ajuda a manter o desenvolvimento das plantas em uma faixa mais familiar, em vez de empurrar a cultura para o estresse.

• Painéis mais frios tendem a manter a produção mais estável durante ondas de calor no verão.
• Temperaturas do ar mais moderadas reduzem queda de flores e danos aos frutos em culturas sensíveis.
• Animais sob os painéis enfrentam uma carga térmica menos extrema do que sob coberturas metálicas expostas.

O que isso pode significar para agricultores e desenvolvedores

Se sistemas como o RearCPVbif alcançarem maturidade comercial, eles podem alterar a forma como desenvolvedores enxergam terras rurais em regiões com muito sol, como a Andaluzia, a Califórnia ou o sul da Itália. Em vez de substituir lavouras, seria possível negociar arrendamentos de longo prazo em que fazenda e usina operam juntas.

Para o agricultor, uma cobertura semitransparente pode reduzir alguns riscos climáticos. Sombreamento parcial ajuda a limitar estresse térmico em períodos quentes cada vez mais frequentes. As estruturas também podem diminuir a velocidade do vento ao nível do solo e reduzir a evaporação. Onde a água é escassa ou cara, isso pode trazer mais estabilidade de produtividade.

"Em vez de pagar aluguel por áreas perdidas, agricultores poderiam obter duas rendas no mesmo hectare: uma da colheita, outra da eletricidade."

O desempenho em campo vai depender de escolha criteriosa de culturas e de um projeto adequado. Folhosas, frutas vermelhas e algumas ervas podem se desenvolver bem sob luz filtrada. Grãos e árvores frutíferas que exigem sol intenso talvez precisem de maior espaçamento entre linhas ou de estruturas mais altas para evitar perdas de rendimento.

Perguntas que ainda precisam de resposta

Como qualquer conceito promissor de laboratório, há barreiras antes que painéis agrivoltaicos desse tipo virem uma cena comum sobre linhas de tomate ou mudas de oliveira.

• Custo da óptica: concentradores traseiros e células bifaciais aumentam a complexidade. Fabricantes terão de demonstrar que os quilowatt-hora extras compensam o acréscimo na lista de materiais.
• Durabilidade: componentes ópticos precisam resistir a poeira, umidade, granizo e limpezas ao longo de décadas em fazendas em operação.
• Acesso para manutenção: produtores necessitam de espaço para tratores, colheitadeiras e irrigação, o que influencia o arranjo das estruturas.
• Regulação: regras de licenciamento e subsídios agrícolas na Europa e em outros lugares ainda pressupõem, em grande parte, que um terreno ou produz alimento ou recebe solar - e não ambos.

Como avaliar o potencial agrivoltaico em uma fazenda real

Para proprietários que venham a considerar sistemas assim no futuro, algumas verificações simples já ajudam a orientar o raciocínio, mesmo antes de essa tecnologia específica estar totalmente comercializada.

• Medir a radiação solar média e a temperatura ao longo da estação de cultivo.
• Identificar quais culturas da propriedade toleram sombreamento parcial ou coberturas mais frescas.
• Modelar diferentes densidades de painéis, buscando ao menos 60% de transmitância fotossintética onde a alta produtividade for mais crítica.
• Simular economias de água por menor evaporação e compará-las com qualquer mudança esperada de rendimento.

Simulações simples indicam que, em locais quentes e com sol forte, uma redução moderada de luz direta às vezes pode ser compensada por menor estresse térmico e por economia de água, especialmente em horticultura de alto valor. Ao somar isso a uma receita elétrica estável, a conta pode mudar para áreas marginais ou sujeitas à seca.

Para planejadores do setor elétrico, propostas agrivoltaicas como a de Jaén ampliam o conjunto de áreas aptas a receber solar. Estacionamentos e telhados continuam importantes. Ainda assim, estruturas bifaciais e semitransparentes sobre culturas permitem aumentar capacidade dentro de zonas agrícolas já existentes, em vez de empurrar a produção rural para fora ou para terras menos adequadas. Em regiões pressionadas por mudanças climáticas e por metas de energia, esse modelo de sol compartilhado pode, aos poucos, sair de testes experimentais e virar uma alternativa padrão ao desenhar a próxima geração de infraestrutura rural.

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