Muitas estufas podem se tornar neutras em energia usando painéis solares transparentes para coletar energia – principalmente a partir dos comprimentos de onda da luz que as plantas não usam para a fotossíntese. Essas são as conclusões de um novo estudo de modelagem realizado por pesquisadores de engenharia, biologia vegetal e física da North Carolina State University.
“As plantas usam apenas alguns comprimentos de onda da luz para a fotossíntese, e a idéia é criar estufas que geram energia a partir dessa luz não utilizada, permitindo a passagem da maior parte da faixa de luz fotossintética”, diz Brendan O’Connor, autor correspondente do estudo. e um professor associado de engenharia mecânica e aeroespacial no NC State. “Somos capazes de fazer isso usando células solares orgânicas , porque elas nos permitem ajustar o espectro de luz que a célula solar absorve – para que possamos focar no uso principalmente de comprimentos de onda de luz que as plantas não usam. No entanto, até agora não estava claro quanta energia uma estufa poderia capturar se estivesse usando essas células solares orgânicas semitransparentes e seletivas ao comprimento de onda “.
Para abordar essa questão, os pesquisadores usaram um modelo computacional para estimar quanta energia uma estufa poderia produzir se tivesse células solares orgânicas semitransparentes em seu telhado – e se isso seria energia suficiente para compensar a quantidade de energia necessária para operar efetivamente a estufa. O modelo foi desenvolvido para estimar o uso de energia para estufas que cultivam tomates em locais no Arizona, Carolina do Norte e Wisconsin.
“Grande parte do uso de energia em estufas é proveniente de aquecimento e resfriamento, portanto nosso modelo se concentrou no cálculo da carga de energia necessária para manter a faixa ideal de temperatura para o crescimento do tomate”, diz O’Connor. “O modelo também calculou a quantidade de energia que uma estufa produziria em cada local quando as células solares fossem colocadas em seu telhado”.
A modelagem é complexa porque há uma troca complicada entre a quantidade de energia que as células solares geram e a quantidade de luz na banda fotossintética que elas permitem passar. Basicamente, se os produtores estão dispostos a sacrificar grandes quantidades de crescimento fotossintético, eles podem gerar mais energia.
Além disso, as células solares usadas para esta análise são isolantes eficazes, porque refletem a luz infravermelha. Isso ajuda a manter as estufas mais frias no verão, enquanto retém mais calor no inverno.
O resultado final é que, para muitos operadores de efeito estufa, o trade-off pode ser pequeno. Especialmente para estufas em climas quentes ou temperados.
Por exemplo, no Arizona, as estufas podem se tornar neutras em energia – sem necessidade de fonte externa de energia – e bloquear apenas 10% da faixa de luz fotossintética. No entanto, se os produtores estiverem dispostos a bloquear mais luz fotossintética, eles poderão gerar o dobro da energia necessária para operar a estufa. Na Carolina do Norte, uma estufa pode se tornar neutra em energia, bloqueando 20% da luz fotossintética. Em Wisconsin, as estufas não podiam se tornar neutras em energia usando as células solares semitransparentes – manter a estufa quente no inverno requer muita energia. No entanto, as células solares poderiam atender até 46% do efeito estufa de energia demanda.
“Embora a tecnologia utilize algumas das plantas leves em que confiamos, acreditamos que o impacto será insignificante no crescimento das plantas – e que o trade-off fará sentido financeiramente para os produtores”, diz O’Connor.
