Agrivoltaica: Painéis Solares em Fazendas Podem Ser Ganhos

Agrivoltaica: Painéis Solares em Fazendas Podem Ser Ganhos

Massachusetts está liderando a carga em instalações solares de uso duplo, possibilitando o cultivo de algumas culturas e a criação de animais enquanto gera energia limpa.

Os painéis solares nos campos do Centro de Pesquisa e Educação de Culturas da Universidade de Massachusetts não parecem com o que a maioria de nós espera. Em vez de se aproximarem da terra, estão montados a dois metros do chão, com amplo espaço para os fazendeiros ou vacas passearem por baixo. Os painéis são separados por intervalos de dois e três pés, em vez de se agruparem bem juntos. Fluxos de luz através destes espaços e, por baixo, filas de couve frondosa e couves de Bruxelas substituem a típica terra ou grama.

Esse arranjo incomum é um dos primeiros exemplos de uma instalação solar de uso duplo - às vezes chamada de agrovoltaica. É uma matriz fotovoltaica que é levantada longe o suficiente do solo e espaçada de tal forma que algumas culturas ainda podem crescer ao redor e sob os painéis. O objetivo é ajudar os agricultores a diversificar sua renda através da geração de energia renovável, mantendo a terra em uso agrícola e reduzindo as emissões de gases de efeito estufa.

"Isso parece uma grande coisa - você começa a cultivar e usar o mesmo espaço exato para gerar dinheiro a partir da produção solar", disse Brad Mitchell, vice-diretor executivo da Massachusetts Farm Bureau Federation. "Mas ainda está nos estágios iniciais."

A ideia de produzir energia solar e cultivar plantações na mesma terra já existe há algum tempo. Instalações isoladas de demonstração e pesquisa estão em vigor ou planejadas Arizona, Japãoe França. Nos últimos anos, no entanto, o conceito se tornou mais atraente, à medida que o preço dos painéis fotovoltaicos despencou, o interesse pelas energias renováveis ​​aumentou e as pressões financeiras sobre os pequenos agricultores aumentaram. E como as matrizes solares geralmente substituem a agricultura, causando tensão entre os dois usos da terra, a agrovoltaica está sendo vista como uma potencial win-win.

Massachusetts está na linha de frente do empurrão. O estado é ambicioso metas de energia renovável—Alvos atuais exigem megawatts 3,600 de capacidade eólica e solar até o final do 2020, duplicando a produção atual do estado de megawatts 1,800 - criaram uma onda de interesse no desenvolvimento de projetos solares, mas a alta densidade populacional do estado significa que a terra disponível é escassa.

Além disso, muitos defensores da comida local argumentam que uma porção inadequada dos alimentos consumidos em Massachusetts é cultivada lá. A curta estação de crescimento, juntamente com altos custos de mão-de-obra e de terra, podem fazer da agricultura em Massachusetts uma proposta financeiramente precária. Alguns defensores dizem que as instalações solares de uso duplo têm o potencial de aliviar vários desses problemas de uma só vez.

Tradicionalmente, quando os desenvolvedores de energia solar se voltam para as terras agrícolas para seus projetos, a propriedade é arrendada ou vendida para o incorporador, o solo é removido e os painéis são montados em bases de concreto embutidas na terra. Embora a mudança aumente a geração de energia renovável, ela enfraquece a oferta local de alimentos. Alguns condados Até começaram a proibir os desenvolvimentos solares em grande escala em propriedades agrícolas como forma de preservar a terra.

Desenvolvimentos de uso dual são particularmente adequados às necessidades de Massachusetts, e o estado está aproveitando a oportunidade. A instalação da UMass, uma parceria entre a empresa privada Hyperion Systems e a universidade, é o lar de um projeto de pesquisa exclusivo que visa calcular exatamente como as diferentes culturas se comportam quando cultivadas sob painéis elevados. E o novo programa de incentivo solar do estado, conhecido como Solar Massachusetts Renewable Target (SMART), oferece compensação extra para projetos de dupla utilização.

"Até onde sabemos, nenhum outro lugar está fazendo o que estamos fazendo", disse Michael Lehan, um consultor da Hyperion Systems.

História de Origem Agrivoltaica

A história de projetos de uso duplo em Massachusetts data da 2008, quando o proprietário da construtora Dave Marley instalou um painel solar no telhado de sua sede em Amherst e rapidamente decidiu que queria gerar ainda mais energia. Quando ele começou a considerar a terra agrícola como um local, Marley ficou determinado a encontrar uma maneira de evitar a interrupção do uso agrícola da terra.

“Ele continuou enfatizando: 'Eu quero manter a terra viva e bem. Eu não quero encobrir a terra ”, disse Gerald Palano, coordenador de energia renovável do Departamento de Recursos Agrícolas de Massachusetts.

Na 2009, Marley se conectou com pesquisadores da UMass e, em 2010, sua visão tornou-se realidade com a construção de uma matriz de painéis 70 em uma fazenda de pesquisa em South Deerfield, Massachusetts. No ano seguinte, Marley formou a Hyperion Solar para buscar essa nova abordagem em energia renovável. Marley morreu em 2013 e seu filho James assumiu o negócio.

Hoje, a instalação de uso duplo que Dave Marley imaginou permanece em vigor, avançando seus objetivos. As extremidades inferiores dos painéis são levantadas a dois metros do chão e sobem para os pés 15 no ar. Eles estão espaçados o suficiente para permitir que a luz do sol passe através do campo abaixo e possam ser deslocados horizontalmente para ajustar o espaço. Os painéis são suportados por postes verticais com um pé 10 no chão. Nenhum concreto é usado, então os danos ao solo são limitados e completamente reversíveis.

"O que os agricultores realmente se preocupam com a terra", disse Lehan. "E há uma interrupção mínima do solo".

Desde que o array entrou em linha na 2011, Stephen Herbert, professor de agronomia na UMass, vem estudando o impacto dos painéis no crescimento das culturas. Seus resultados foram encorajadores.

Quando ele cultivava gramíneas e outras plantas forrageiras para sustentar vacas pastando, a terra sob os painéis produzia mais do que 90 por cento de volume do que a terra que recebia sol direto. Para os produtores de carne ou laticínios, as matrizes agrovoltaicas são “óbvias”, disse Hebert, entre as mordidas de um broto fresco de Bruxelas que ele arrancou de um talo sob um painel.

O Agrivoltaico pode funcionar?

Os primeiros resultados sugerem que, quando cultivados sob os painéis, vegetais como pimentões, brócolis e acelga suíça podem produzir cerca de 60 por cento do volume que seriam obtidos a pleno sol. Ao mesmo tempo, um sistema de uso duplo oferece cerca de metade da capacidade de geração de energia por acre de uma instalação convencional, e os custos são mais altos.

No entanto, embora esses sistemas ofereçam menos geração de energia e menor produtividade agrícola do que os painéis solares ou a agricultura, a combinação geralmente vale a pena.

"Absolutamente", Lehan, Palano e James Marley disseram, quase em uníssono.

A Hyperion estima que suas instalações de dupla utilização se pagam em cerca de oito anos, sob condições médias. Subsídios estaduais e federais podem encurtar esse cronograma.

Para ajudar a acelerar a adoção dessa nova abordagem, Massachusetts está colocando algum dinheiro na linha. Em novembro, o estado lançou o programa SMART, que paga aos proprietários de energia solar uma taxa fixa para cada quilowatt-hora de energia que eles geram. A quantia que ganham é então deduzida do custo da eletricidade que retira da rede quando os painéis não estão produzindo energia suficiente. Se um proprietário produz mais energia do que eles usam, eles podem aplicar esses créditos a contas futuras.

As taxas de base para essas instalações solares variam de centésimos de centavo a centésimos de centavos por quilowatt-hora, dependendo do tamanho e da localização do empreendimento. Projetos que combinam painéis solares com a agricultura ganham um centavo extra de 15 por quilowatt-hora. Em termos práticos, isso significa que um sistema 39-megawatt em terras agrícolas, com painéis solares em posições fixas que poderiam produzir cerca de 6 milhões de quilowatts-hora de energia em um ano, ganharia um extra de $ 1 para uma conta de eletricidade.

Nas primeiras seis semanas da SMART, cinco aplicativos propuseram projetos de dupla utilização e outros dois enviaram solicitações de pré-determinação, uma etapa anterior do processo. Vários outros desenvolvedores perguntaram sobre possíveis desenvolvimentos, disse Palano. Os projetos propostos variam de 249 kilowatts a 1.6 megawatts.

"Acreditamos que o nível de interesse está presente em desenvolvedores de larga escala e outros, mas o conceito é novo, então eles precisam investir mais tempo para entender melhor", disse ele. "Estamos felizes em ver o interesse até agora."

Nem toda área agrícola se beneficiará de agrovoltaicos. Os custos e esforços adicionais podem não fazer sentido em uma região que já tem muito espaço aberto e não agrícola para hospedar matrizes solares, por exemplo.

Agrivoltaica: Painéis Solares em Fazendas Podem Ser Ganhos

Um painel solar de uso duplo em Massachusetts.

Em lugares como Massachusetts, no entanto, Palano disse que a tecnologia só vai ficar melhor e mais útil. Ele já está vendo interesse em painéis que se movem para seguir o sol, maximizando sua geração de energia. Ele também espera um crescente interesse em armazenamento, essencialmente baterias grandes que podem acumular energia e salvá-lo para uso quando o sol não está brilhando. O futuro pode até incluir painéis translúcidos que deixem mais luz nas plantas que crescem abaixo, acrescentou.

"Estamos dizendo: 'vamos ver se podemos levar isso ao próximo nível'", disse Palano. "Estamos ansiosos para a inovação".

Este artigo foi publicado originalmente em Comensal Civil

Sobre o autor

Sarah Shemkus é uma repórter e editora freelancer que escreve sobre negócios, tecnologia, comida e os lugares onde todos se encontram. Seu trabalho como apareceu em The Boston Globe, The Guardian, Slate e outras belas publicações. Suas paixões incluem mercados de agricultores, o oceano, dados, queijo cheddar afiado, romances de mistério, National Public Radio, pontualidade, viagens e gramática adequada. Siga Sarah no Twitter @shemkus.

Foto de cima: Tomates crescendo sob painéis solares na Universidade de Massachusetts. (Todas as fotos são cortesia da Hyperion Systems.)

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