Muitas estufas poderiam se tornar neutras em termos de energia usando painéis solares transparentes para coletar energia - principalmente dos comprimentos de onda de luz que as plantas não usam para a fotossíntese. Essas são as conclusões de um novo estudo de modelagem conduzido pela engenharia, Pesquisadores de biologia vegetal e física da North Carolina State University.

"As plantas usam apenas alguns comprimentos de onda de luz para a fotossíntese, e a ideia é criar estufas que gerem energia a partir dessa luz não utilizada, permitindo a passagem da maior parte da faixa fotossintética de luz, "diz Brendan O'Connor, autor correspondente do estudo e professor associado de engenharia mecânica e aeroespacial na NC State. "Somos capazes de fazer isso usando células solares orgânicas, porque eles nos permitem ajustar o espectro de luz que a célula solar absorve - para que possamos nos concentrar em usar principalmente comprimentos de onda de luz que as plantas não usam. Contudo, até agora não estava claro quanta energia uma estufa poderia capturar se estivesse usando esses semitransparentes, comprimento de onda seletivo, células solares orgânicas. "

Para resolver 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 que a estufa exigia para operar com eficácia. O modelo foi desenvolvido para estimar o uso de energia para estufas de tomate em locais no Arizona, Carolina do Norte e Wisconsin.

"Grande parte do uso de energia em estufas vem de aquecimento e resfriamento, portanto, nosso modelo se concentrou em calcular a carga de energia necessária para manter a faixa de temperatura ideal para o crescimento do tomate, "O'Connor diz." 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 um compromisso complicado entre a quantidade de energia que as células solares geram e a quantidade de luz na faixa fotossintética que elas permitem a passagem. Basicamente, se os produtores estão dispostos a sacrificar grandes quantidades de crescimento fotossintético, eles podem gerar mais energia.

O que mais, as células solares usadas para esta análise são isolantes eficazes, porque eles refletem luz infravermelha. Isso ajuda a manter as estufas mais frescas no verão, enquanto retém mais calor no inverno.

O resultado final é que, para muitos operadores de estufa, a compensação pode ser pequena. Particularmente para estufas em climas quentes ou temperados.

Por exemplo, no Arizona, as estufas poderiam se tornar neutras em termos de energia - não exigindo nenhuma fonte externa de energia - enquanto bloqueavam apenas 10% da faixa fotossintética da luz. Contudo, se os produtores estão dispostos a bloquear mais luz fotossintética, eles poderiam gerar o dobro da energia necessária para operar a estufa. Na Carolina do Norte, uma estufa pode se tornar neutra em energia enquanto bloqueia 20% da luz fotossintética. Em Wisconsin, as estufas não podiam se tornar neutras em termos de energia usando células solares semitransparentes - manter a estufa aquecida no inverno requer muita energia. Contudo, as células solares podem atender até 46% da demanda de energia do efeito estufa.

"Embora a tecnologia use algumas das plantas leves, achamos que o impacto será insignificante no crescimento da planta - e que a compensação fará sentido financeiro para os produtores, "O'Connor diz.

O papel, "Alcançando estufas com energia zero líquida por meio da integração de células solares orgânicas semitransparentes, "é publicado na revista Joule .