Até o segundo semestre de 2010, os painéis fotovoltaicos eram usados muito raramente como fonte de energia para estufas. Devido à opacidade das células, as baterias poderiam ocupar apenas 10 a 30% da área dos telhados das estufas. Isso limitou a produtividade das instalações e reduziu a quantidade de luz recebida pelas plantas. O problema foi resolvido apenas com o advento dos fotovoltaicos translúcidos de filme fino.
Painéis roxos de Michael Loic
As primeiras baterias translúcidas de efeito estufa a se tornarem amplamente conhecidas foram os painéis roxos de uma equipe de engenharia da Califórnia liderada por Michael Loic.
Em 2017, foi realizado um experimento com duas estufas, uma das quais totalmente coberta com placas fotovoltaicas. Em ambos os canteiros, foram plantadas as mesmas hortaliças – pepinos e tomates – após o que começaram a observar seu crescimento.
A cultura nas estufas testadas amadureceu ao mesmo tempo e não diferiu em todo o conjunto de parâmetros quantitativos e gustativos. Ao mesmo tempo, a estufa “roxa” supria totalmente as necessidades das plantas de eletricidade para ventilação, aquecimento, iluminação e irrigação.
Os resultados detalhados do experimento foram publicados pela revista americana ” Earth is Future “.
Painéis solares LUMO
Entre os primeiros projetos industriais para complexos de estufas, destacam-se os inovadores painéis LUMO . Além da maior eficiência em comparação com os modelos anteriores, os painéis solares da empresa americana Solicultura se destacaram pela presença de um revestimento luminescente especial na superfície interna.
As características físicas e técnicas do LUMO permitiram que superfícies semitransparentes não apenas combinassem efetivamente a transmissão e absorção de fótons, mas também refratassem a parte verde do espectro no vermelho. A predominância deste comprimento de onda particular:
- aumenta o rendimento de vegetais em 6-8%;
- acelera o tempo de maturação;
- aumenta a resistência a doenças e pragas de frutas;
- reduz a necessidade de água em 5%.
Para aumentar a eficiência energética das instalações, Solicultura também oferece uma combinação de elementos transparentes com fotovoltaicos SD clássicos. Nesse caso, o primeiro tipo de painel é colocado nos telhados e paredes das estufas e o segundo – em armazéns, onde os produtos acabados são embalados e armazenados.
Desenvolvimento francês de Ombrea
A resposta europeia aos americanos foram os sistemas fotovoltaicos modulares com inteligência artificial do tipo deslizante da empresa francesa Ombrea. A especialização desta exploração é a proteção abrangente das culturas em explorações agrícolas contra ameaças climáticas, incluindo precipitação extrema e flutuações de temperatura.
Os franceses desenvolveram um design único com painéis solares deslizantes, que são controlados por um computador baseado em informações de sensores externos. As inovadoras usinas de energia solar da Ombrea não apenas fornecem energia para estufas fechadas e áreas abertas para o plantio de culturas. O controle automático permite variar a posição das baterias e a quantidade de luz incidente dependendo das condições climáticas.
Segundo a chefe da empresa, Julie Davico-Pajin, seus projetos:
- garantir a proteção mecânica das plantas;
- selecione o nível ideal de insolação solar necessário para diferentes culturas;
- contribuir para o aumento do rendimento de hortaliças de estufa e melão;
- permite reduzir ou aumentar o teor de açúcar e álcool nas variedades de uvas, etc.
Baterias com tecnologia de absorção seletiva de radiação WSPV
A mais avançada hoje é a tecnologia WSPV , desenvolvida por especialistas da Universidade de Santa Cruz (Califórnia), os físicos S. Carter e G. Allers em 2019. Os protótipos para a sua criação foram o desenvolvimento anterior dos painéis Solicultura , com os quais a nova tecnologia tem muito em comum.
As baterias com absorção seletiva do espectro solar têm as seguintes características físicas e técnicas únicas e capacidades operacionais:
- transmitir ondas de luz de uma faixa do espectro solar e absorver outras;
- devido à presença de um revestimento luminescente especial, eles fornecem um brilho no nível de 25% da eficiência máxima, mesmo à noite ou em nuvens espessas;
- devido ao design patenteado das tiras condutoras de corrente, minimizam as perdas no processo de conversão de energia;
- em 80% dos casos proporcionam uma maior taxa de maturação da cultura e crescimento do rendimento;
- requerem 5% menos água para irrigação.
A separação seletiva da radiação eletromagnética permite fornecer iluminação suficiente às plantas sem reduzir a eficiência das instalações fotovoltaicas. Para estufas, esta tecnologia é ideal.
Benefícios das baterias translúcidas
A capacidade de aumentar os rendimentos é apenas um lado da moeda que distingue os painéis WSPV e similares. O segundo contém uma série de vantagens econômicas, em comparação com as gerações anteriores de energia fotovoltaica e fontes de energia tradicionais para estufas. Entre eles estão as seguintes vantagens:
- Os painéis solares translúcidos são 35-45% mais baratos que os “clássicos” de desempenho semelhante.
- O peso leve e as características ópticas únicas permitem cobrir qualquer área útil sem comprometer a iluminação das plantas.
- A capacidade das plantas é suficiente para cobrir 100% das necessidades das estufas para aquecimento, ventilação, irrigação e controle eletrônico em regiões ensolaradas, e até 90% na faixa do meio.
Se for necessário aumentar a autonomia da estufa em dias nublados, é possível reconfigurar a faixa de absorção para cima. O aumento da produtividade será alcançado através da seleção parcial de ondas de luz vermelha que promovem a fotossíntese. As plantas nesses momentos crescerão um pouco mais devagar, mas isso não afetará o rendimento geral.