Universidade Cornell (EUA): Agrivoltaico com perovskita tandem compensa 30,9 milhões de toneladas de CO₂ por ano

De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipa de investigação da Universidade Cornell avaliou o potencial de sustentabilidade da integração de tecnologia fotovoltaica avançada de perovskita tandem na produção de alface em sistemas agrivoltaicos nos Estados Unidos. Esta avaliação do ciclo de vida "do campo à mesa" centra-se nas tecnologias tandem de perovskita-silício (P-S) e perovskita-perovskita (P-P), comparando-as com a referência tradicional de silício fotovoltaico.

O autor correspondente, Fengqi You, afirmou que o estudo considera a agrivoltaica como um sistema integrado de alimentos-energia-água, e não apenas uma questão de implantação fotovoltaica ou produtividade agrícola. Segundo Fengqi You, esta é a primeira avaliação prospetiva do ciclo de vida "do campo à mesa" para a produção de alimentos em sistemas agrivoltaicos, utilizando tecnologia fotovoltaica emergente de perovskita tandem. A equipa combinou cenários avançados de módulos solares, hipóteses de reciclagem circular, dados regionais específicos de produção agrícola, dados de irrigação e transporte, bem como dados de perda e desperdício alimentar ao longo de toda a cadeia de abastecimento, avaliando a nível sistémico a capacidade da exploração agrícola para produzir simultaneamente alimentos, gerar eletricidade limpa, reduzir emissões de gases com efeito de estufa, poupar recursos hídricos e mitigar a competição pelo uso do solo.

A equipa de investigação analisou as principais regiões produtoras de alface nos EUA, incluindo a costa centro e sul da Califórnia, o deserto do sul, o Vale Central, bem como o Arizona e a Flórida. Utilizando dados atuais de produção regional e rendimentos, analisaram variações em diferentes cenários de configuração agrivoltaica, tecnologia, vida útil do sistema e eficiência de conversão de energia (PCE). As configurações de densidade total, meia densidade, seguimento de eixo único e seguimento de eixo duplo reduziram a produção de alface em 40%, 20%, 12% e 5%, respetivamente, enquanto reduziram as necessidades de irrigação em 50%, 30%, 30% e 15%, respetivamente.

Para a tandem P-S, o estudo assumiu três cenários de PCE: 25%, 30% e 35%. Para a tandem P-P, foram igualmente definidos três cenários de 25%, 30% e 35%, simulando vidas úteis do sistema de 2, 5 e 10 anos.

Os cientistas adotaram uma abordagem abrangente de avaliação do ciclo de vida do campo à mesa para quantificar as emissões de gases com efeito de estufa e os impactos hídricos associados ao consumo de 1 kg de alface fresca. Os limites do sistema abrangem a produção de fertilizantes, irrigação, cultivo, colheita, fabrico e operação de painéis fotovoltaicos, embalagem, transporte refrigerado, distribuição a retalho, desperdício alimentar do consumidor e tratamento em aterro, incluindo a geração de eletricidade pelos sistemas fotovoltaicos, a reciclagem de componentes e a refabricação no âmbito do quadro da economia solar circular, contabilizando os benefícios ambientais da eletricidade solar como emissões evitadas da rede elétrica.

O estudo mostra que, em condições favoráveis, a conversão de campos de alface nos EUA para sistemas agrivoltaicos pode compensar anualmente até 30,9 milhões de toneladas de equivalente de CO₂ e poupar cerca de 8,4 mil milhões de metros cúbicos de água. Outra descoberta significativa é a variação geográfica: o maior potencial de compensação de carbono por kg de alface não ocorre necessariamente nas regiões com maior irradiação solar. Por exemplo, a Flórida, apesar de ter uma irradiância solar inferior à das regiões desérticas, apresenta um maior potencial de descarbonização por unidade devido aos seus rendimentos agrícolas mais baixos, o que significa mais área de terra por kg de alface, permitindo gerar mais energia solar numa configuração agrivoltaica. Em termos de poupança de água, o maior potencial surge em regiões com escassez hídrica, como o deserto do sul da Califórnia e o Arizona.

Fengqi You concluiu que, se for concebida de forma responsável, a próxima geração de agrivoltaica pode transformar os campos agrícolas de locais de competição entre alimentos e energia em plataformas integradas de produção alimentar, geração de eletricidade limpa e poupança de recursos hídricos. Os resultados da investigação foram publicados na revista Nexus, com o título "Advancing Food-Energy-Water Sustainability with Scalable Perovskite Tandem Agrivoltaics".