Agrivoltaics To Merge “Real” Farms With Solar Farms

Solar Farmland?

A energia solar está se tornando rapidamente uma grande fonte de energia. O mercado de energia solar cresceu massivamente nos últimos anos e ainda deve crescer 15,4% em taxa de crescimento composto anual (CAGR) nos EUA até 2030.

Fonte: Grand View Research

A adoção de energia solar no Ocidente é na verdade superada pelo crescimento global de energia solar, com a China liderando o caminho, pois é responsável por mais projetos de energia solar do que o restante do mundo combinado.

A China tem aumentado sua capacidade de energia renovável ano a ano, instalando mais energia solar entre 2023 e 2024 do que nos três anos anteriores combinados, e mais do que a capacidade total global instalada em 2023.

Isso colocou o gigante asiático no caminho para alcançar uma capacidade instalada de vento e solar de 1.200 GW até o final do ano, colocando-a seis anos à frente do objetivo do governo.
Energy Wind Down Media

Isso levou a publicações importantes, como The Economist, a literalmente chamar de uma nova era. Exploramos o que a nova tecnologia tornará realidade em “A Era Solar – Um Futuro Brilhante Para a Humanidade”.

Fonte: The Economist

O progresso na fabricação de semicondutores e a crescente economia de escala na produção de painéis solares levou a uma declínio constante nos custos fotovoltaicos, que se tornaram 30 vezes mais baratos desde 1990. Como resultado, a tecnologia fotovoltaica agora está dominando a indústria solar.

Fonte: EIA

No entanto, a energia solar está começando a encontrar um problema. Isso ocorre porque a energia solar é relativamente baixa em densidade de energia quando se considera o uso da terra.

Na verdade, é uma das fontes de energia menos eficientes em termos de uso da terra, com apenas igualmente neutras em carbono, energia eólica, hidrelétrica e biomassa pontuando pior.

Fonte: Wouter Beel Gravendeel

Isso leva a situações em que terras agrícolas ou habitats naturais são cobertos com painéis solares para fazendas solares de grande escala. Então, embora isso reduza as emissões de carbono, vem com muitos efeitos colaterais indesejados, desde a destruição de habitats naturais até o risco de erosão, especialmente em áreas montanhosas.

Por exemplo, na província de Fujian, na China, você pode ver toda a colina coberta de painéis solares.

Fonte: The Atlantic

Falta De Terra Arável

Este é um problema crescente, pois já estamos perdendo muita terra arável todos os anos, até 100 milhões de hectares por ano. O maior fator nessa perda não são as fazendas solares, mas a erosão, desertificação, urbanização, más práticas agrícolas, etc.

No entanto, isso não significa que a solução para um problema (emissões de carbono) deva se tornar um problema para outro problema importante (perda de terra arável).

Algumas soluções são óbvias, como utilizar telhados, especialmente edifícios industriais, mas também residenciais. Utilizar terras desérticas pode ser outra opção, mas essas também são ecossistemas frágeis, e remover poeira consome muita água rara localmente.

Essas podem ser parte da solução, mas para que a energia solar substitua completamente os combustíveis fósseis, ela precisará continuar crescendo a uma taxa de dois dígitos por décadas. E o uso da terra se tornará um problema.

Então, a melhor solução seria misturar a agricultura e a produção de energia, usando um método chamado agrivoltaico (agricultura + fotovoltaico).

Fonte: Dezeen

Construção De Fazendas

A forma mais simples de integrar a energia solar às fazendas seria primeiro aproveitar as superfícies de telhado das construções das fazendas. Desde armazéns de feno até garagens e celeiros, muitas construções de fazendas têm telhados uniformes e grandes que são perfeitos para instalar painéis solares.

Fonte: X/Twitter

Embora talvez não seja tecnicamente agrivoltaico, isso é um primeiro passo que deveria ter sido dado ontem.

Isso também deve ser um componente-chave para mudar a agricultura para longe dos combustíveis fósseis por meio de algumas iniciativas complementares que de qualquer forma serão necessárias para outras formas de agrivoltaico:

• Eletrificação de tratores e máquinas agrícolas.
  • Isso dependerá muito de baterias melhores, pois tratores muito pesados ou não autônomos o suficiente tornariam a opção não economicamente viável.
  • Isso também pode ser feito por meio do aumento da adoção de robôs agrícolas, um tópico que exploramos em “Investidores Devem Prestar Atenção: Robótica Está Tomando Conta Da Agricultura”.
• Armazenamento de energia barato para armazenar a energia necessária para dias sem sol ou inverno.
  • Isso pode ser especialmente alcançado com baterias térmicas, que poderiam ser usadas para armazenar energia solar e manter instalações de fazenda, como abrigos de animais internos, quentes no inverno.
• Redes elétricas mais descentralizadas e robustas, para poder trazer à rede a produção feita em fazendas remotas.
• Financiamento adequado, pois as fazendas já são negócios de baixa margem e alto gasto de capital, a maioria dos agricultores será relutante em investir se as taxas de juros forem muito altas.
  • Preços de carbono também podem desempenhar um papel, permitindo que os agricultores reduzam suas emissões com painéis solares.

Poder Agrícola

O principal problema em misturar agricultura e geração de energia solar é que, em teoria, ambos competem pelo mesmo recurso: luz solar.

A luz solar é, afinal, a fonte de energia das plantas que estão sendo cultivadas, seja em culturas ou na grama de um pasto. De certa forma, a agricultura já está colhendo energia solar, embora na forma de biomassa comestível em vez de eletricidade.

Então, à primeira vista, pode parecer um sonho impossível. Mas quando se escava mais fundo, é mais complexo do que apenas as plantas precisando do sol serem tiradas pelos painéis solares.

Fotoinibição

Embora seja uma simplificação conveniente, a fotossíntese das plantas pode ser explicada como um esquema simples como

“Entrada de luz, água e CO2 – saída de açúcares”, o processo é na verdade muito complexo.

Algo que acontece muito frequentemente em condições de campo aberto é um fenômeno chamado fotoinibição.

Isso ocorre quando a luz solar é demais intensa para a planta absorver, causando a produção de moléculas oxidantes radicais prejudiciais. Isso danifica a capacidade fotossintética da planta e reduz a produtividade das culturas.

Fonte: Frontiers In Plant Science

Isso significa que na maioria dos dias de verão, especialmente em latitudes meridionais, a luz solar é muito forte e prejudicial às culturas. Isso também significa que a maioria da energia da luz solar é “desperdiçada” e não capturada pela cultura.

Nesse contexto, painéis solares adequadamente espaçados fornecerão sombra benéfica, especialmente durante as horas de pico de luz solar.

Reduzir O Uso De Água

A sombra adicional também deve limitar o calor no nível do solo, com calor extremo prejudicial à produtividade das culturas. E pode reduzir as necessidades de irrigação.

Em alguns casos, o painel solar pode até ser uma fonte de irrigação. Isso ocorre devido à tendência dos painéis de condensar água do orvalho da manhã e fazê-la “chover” abaixo deles.

Esse efeito pode ser ainda mais poderoso se usarmos um hidrogel absorvente de água sob os painéis solares fotovoltaicos. Isso usa apenas o calor residual do painel solar, não a luz usada para produzir eletricidade.

À noite, o material coleta moléculas de água. Mas durante o dia, quando o sol aquece o painel solar, as moléculas de água evaporam e também levam embora a energia de calor excessiva com elas.

Industry Tap

Resfriamento De Painéis Solares

Os painéis solares podem ajudar a proteger as plantas do excesso de luz e ajudá-las a se resfriar e precisar menos de água.

No entanto, as plantas no campo também podem melhorar a eficiência dos painéis solares. Isso ocorre porque os painéis solares também podem sofrer com a luz solar excessiva. O que acontece é que a temperatura ótima para um painel solar é de cerca de 25°C (77°F). Para cada grau Celsius acima, a eficiência de um painel solar geralmente diminui 0,3% a 0,5%.

Isso é frequentemente um problema para fazendas solares em áreas desérticas quentes, onde as temperaturas de >40-45°C podem danificar seriamente a economia do projeto.

Ao evaporar água constantemente e criar uma cobertura úmida no solo, as culturas resfriam os primeiros metros de ar acima do solo. Isso pode resfriar o painel solar e aumentar a produtividade em vários por cento, especialmente nos dias de verão mais quentes.

Integração De Pecuária E Energia Solar

Em áreas não desérticas, um problema comum que os operadores de fazendas solares encontram é a necessidade de manter o crescimento da grama sob controle, ou então ver a grama obscurecer os painéis solares.

Isso é mais comumente gerenciado contratando pessoas para dirigir cortadores de grama para cortar a grama. E ironicamente, mais frequentemente do que não, esses são cortadores de grama movidos a combustível.

Uma alternativa é integrar a fazenda solar com animais de pastagem, como ovelhas, gansos ou vacas. Em vez de cortar a grama usando combustível, ela é comida e transformada organicamente em leite, lã, carne e couro.

Isso requer um pouco de design dedicado, pois o operador precisará ter certeza de que os animais não mastigam cabos ou danifiquem os painéis. Mas no geral, os animais poderão alcançar a grama em cada canto enquanto geram renda com a terra, em vez de pedir um salário de técnico de manutenção.

Como bônus extra, os painéis também fornecerão aos animais abrigo contra o sol e a chuva.

Fonte: Rated Power

Apoio Para Vides

Um possível design, que está começando a ser explorado, é usar a estrutura dos painéis solares como uma estrutura de suporte para plantas como videiras e uvas.

Isso pode reduzir o trabalho necessário para instalar a vinha, pois a estrutura do painel solar tem uma função dupla e é muito resistente. Também fornecerá o mesmo benefício em relação à sombra, reduzir as necessidades de irrigação, etc.

Fonte: Vinetur

Por enquanto, essa “vitivoltaique” (viticultura + fotovoltaico) ainda é uma ideia relativamente experimental, especialmente porque pode afetar o sabor do vinho resultante. E com a produção de vinho, leva muitos anos para avaliar completamente os benefícios e limitações.

Ainda assim, há muitos testes em andamento com resultados promissores, como por exemplo na Alemanha, França, Itália e Espanha.

Painéis Bifaciais Verticais

A agrivoltaico pode se beneficiar de inovações na tecnologia solar. Uma delas é os painéis bifaciais.

Eles são projetados para produzir luz vinda da frente e de trás do painel. Isso pode aumentar geralmente o rendimento de energia.

Também pode permitir novos tipos de instalação, como por exemplo, colocar os painéis verticalmente, em um eixo leste-oeste.

Essa instalação pode ter muitas vantagens:

• Em muitos climas, o sol do meio-dia “satura” a capacidade do painel de absorver luz, reduzindo o interesse de estar voltado para o sul.
• A circulação de ar melhorada reduz a temperatura do painel, reduzindo a perda de rendimento devido ao superaquecimento.
• Os painéis podem absorver luz refletida, como de campos nevados.
• A neve é menos provável de cobrir o painel.
• O eixo leste-oeste maximiza a produção na manhã e no final da tarde, quando a demanda de energia é a mais alta e a produção solar está “faltando”.

Fonte: Wikipedia

Quando misturado com a agrivoltaico, os painéis bifaciais instalados verticalmente podem ser muito mais fáceis de integrar às fileiras tradicionais de culturas, sem interferir com a aração, capina e cultivo feitos por grandes tratores.

Solar Flutuante

Painéis solares flutuantes foram discutidos como uma alternativa às fazendas solares em terra, pois grandes corpos de água, como lagos e lagoas, são geralmente menos valiosos e produtivos do que terras agrícolas.

Aqui também, os painéis solares podem ser misturados com a produção de alimentos ou, mais especificamente, aquicultura.

Fonte: Global Sea Food Alliance

Na maioria dos sistemas de aquicultura, os peixes são alimentados com alimentos produzidos em outro lugar, tornando a produção de algas na água (a partir da luz solar) não muito importante ou até mesmo um ponto negativo.

Isso também pode fornecer à fazenda de peixes uma segunda fonte de renda.

Nada É Perfeito

Apesar de seus muitos benefícios, as instalações agrivoltaicas precisarão lidar com alguns problemas que provavelmente são intransponíveis.

Complexidade

Porque elas mesclam dois sistemas relativamente complexos, os designs agrivoltaicos são mais difíceis de criar e implementar:

• Precisa encontrar o compromisso certo entre a luz solar necessária pelas culturas e o arranjo de painéis solares mais denso possível.
• Precisa manter espaço para a circulação de equipamentos de fazenda que são frequentemente grandes e pesados.
• Os agricultores precisam ser educados sobre o potencial da tecnologia e acompanhados no processo de conversão de campos para técnicas agrivoltaicas.

Perda De Produtividade

Apesar de muitas sinergias potenciais, é provável que a agrivoltaico leve a menores rendimentos agrícolas e menores rendimentos fotovoltaicos por metro quadrado.

O rendimento total pode ser maior do que para a mesma superfície dividida apenas em um uso.

Mas ainda assim, isso pode causar problemas como aumentar o custo de conexão do painel a uma superfície maior ou limitar a eficiência do spray de pesticidas e fertilizantes.

A complexidade extra também pode levar a tarefas mais complexas, que podem custar horas extras de trabalho e reduzir a eficiência econômica geral do programa.

Conclusão

A agrivoltaico é uma direção provável que as grandes fazendas solares tomarão, especialmente em regiões com terras aráveis que precisam ser preservadas para a produção de alimentos.

No entanto, isso levará tempo, pois os especialistas precisarão otimizar o design, os instaladores solares precisarão ser treinados, os agricultores precisarão ser convencidos, o financiamento precisará ser disponibilizado, etc.

O cenário mais provável é a adoção por inovadores precoces, enquanto fileiras longas de painéis bifaciais verticais são integradas com esforço mínimo às fazendas tradicionais.

No longo prazo, pode se tornar uma visão muito mais comum, especialmente quando combinada com uma frota de pequenos robôs.

Eles usarão a eletricidade desses painéis para plantar e monitorar culturas, controlar ervas daninhas com lasers, colher frutas, etc.

Fonte: Advanced.farm

Investindo Em Agrivoltaico

A agrivoltaico ainda é, por enquanto, um campo relativamente emergente, com a maioria dos profissionais solares apenas começando a se adaptar ao seu potencial.

Então, por enquanto, as fazendas solares estão principalmente em competição com a agricultura por terra. Mas no futuro, os 500+ milhões de agricultores do mundo podem estar fornecendo não apenas alimentos, mas também energia para o restante da população global.

Você pode investir em empresas solares por meio de muitos corretores e pode encontrar aqui, no securities.io, nossas recomendações para os melhores corretores nos EUA, Canadá, Austrália, Reino Unido, assim como muitos outros países.

Se você não estiver interessado em escolher empresas solares específicas, também pode olhar para ETFs como Global X Solar ETF (RAYS), Invesco Solar ETF (TAN) ou Global X China Clean Energy ETF (2809.HK), que fornecerão uma exposição mais diversificada para capitalizar a indústria solar e de energia limpa.

Você também pode ler nosso artigo sobre os “10 Principais Ações Solares Para Investir”.

Empresas Solares

1. Daqo New Energy Corp.

Essa empresa chinesa é uma das líderes mundiais na produção de polissilício, o componente central para a fabricação de painéis solares. Isso também torna a Daqo uma das principais colunas da dominação da China sobre o setor de fabricação de solares.

A empresa tem aumentado sua capacidade de produção muito rapidamente, mais de 8x desde 2019.

Fonte: Daqo

A posição da Daqo no centro da cadeia de suprimentos de painéis solares permitiu que a empresa se beneficiasse muito do crescimento do setor, com receitas crescendo de $0,68 bilhão em 2020 para $4,6 bilhão em 2022. Após um surto em 2022, os preços do polissilício esfriaram, causando o preço das ações a cair de seu pico em 2021.

O site e a comunicação da empresa são um pouco desinteressantes, mas não fora de característica para uma empresa B2B industrial, mais focada em sua imagem dentro da indústria do que com o público em geral ou investidores estrangeiros.

As ações têm sido negociadas barato em relação ao P/E ou fluxo de caixa. Isso é parcialmente devido a controvérsias, com a empresa ligada ao uso de trabalho forçado em Xinjiang e discussões em Washington DC sobre sanções adicionais contra empresas que operam na região.

Os investidores devem estar cientes de que as ações da Daqo carregam um risco geopolítico muito real e um grande potencial financeiro devido a sua baixa valorização.

2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.

A Jinko é uma das maiores fabricantes de painéis solares do mundo e é baseada principalmente na China. Para evitar tarifas, a empresa está diversificando sua base de fabricação, com fabricação de wafer de silício no Vietnã e fabricação de células solares na Malásia e nos EUA.

Fonte: Jinko Solar

Em qualquer caso, a empresa não está excessivamente exposta aos mercados ocidentais, com a China, Ásia-Pacífico (APAC) e mercados emergentes fazendo a maior parte do negócio da empresa.

Fonte: Jinko Solar

A Jinko entregou 230 GW de células solares na história da empresa e 20 GW no primeiro trimestre de 2024, acima dos 14,5 GW apenas um ano antes.

Isso torna a Jinko a número um na indústria fotovoltaica.

A célula solar mais avançada da Jinko, o N-type, alcança uma eficiência de energia extremamente alta de 25,8%. Ela também oferece painéis bifaciais.

Em 2023, o N-type ultrapassou a maior parte das vendas da Jinko, representando 80% de todas as remessas, com mais capacidade vindo de uma fábrica de produção de 56 GW esperada para atingir velocidade total até o final de 2024 para fazer 90% das entregas até o final do ano.

A capacidade total de produção deve atingir 120-130 GW, ou quase metade da produção cumulativa da empresa em toda a sua história.

Olhando para melhorar o perfil verde de seu produto, a Jinko Solar também lançou o NeoGreen, o primeiro painel solar N-type produzido inteiramente com energia renovável (em vez do carvão comumente usado na China).

A expansão agressiva da capacidade de produção da Jinko reflete a confiança da empresa em sua tecnologia N-type e a ambição de conquistar os mercados de exportação da Ásia, África e América do Sul. E a perspectiva geral da energia solar para tomar conta dos sistemas de energia do mundo.