As plantas usam ondas de luz de apenas uma parte do espectro para a fotossíntese – o restante pode ser recuperado e usado para gerar energia solar. Essa é a ideia por trás dos módulos solares desenvolvidos pela startup EPFL Voltiris. Após resultados preliminares encorajadores, uma nova instalação piloto foi recentemente instalada em Graubünden.
Na Suíça, o cultivo de tomates, pepinos, pimentões e outros vegetais que consomem muita luz e calor requer a construção de uma estufa – mas a operação de uma consome uma enorme quantidade de energia. Os agricultores precisam equilibrar cuidadosamente os rendimentos das colheitas e a economia com as preocupações ambientais. "Custa mais de CHF 1,5 milhão por ano para aquecer uma estufa de 5 hectares", diz Nicolas Weber, CEO da Voltiris. "E uma estufa desse tamanho emite aproximadamente a mesma quantidade de CO₂ por ano como 2.000 pessoas."

A federação suíça de produtores de frutas e hortaliças, que cultiva vários milhares de hectares em todo o país, estabeleceu a meta de eliminar toda a energia baseada em combustíveis fósseis de seus processos agrícolas até 2040. O sistema desenvolvido pela Voltiris pode percorrer um longo caminho para alcançar esse objetivo. Sua tecnologia se baseia no fato de que as plantas não utilizam todas as ondas contidas na luz solar; os restantes podem ser concentrados em células fotovoltaicas (PV) para gerar energia solar. O sistema da Voltiris é leve e projetado para rastrear o movimento do sol no céu e apresenta rendimentos diários semelhantes aos dos painéis solares convencionais. As primeiras hortaliças cultivadas no sistema Voltiris foram colhidas neste verão através de testes piloto realizados em duas estufas, nos cantões de Valais e Graubünden.

A luz solar é essencial para o cultivo, pois as plantas precisam dela não apenas para a fotossíntese, mas também para o fototropismo (o que faz com que as plantas cresçam na direção da luz) e o fotoperiodismo (como os organismos reagem às mudanças sazonais na duração do dia). Mas as plantas são seletivas sobre quais partes do espectro elas usam, contando com a luz vermelha e azul. Os filtros da Voltiris, portanto, permitem que esses comprimentos de onda passem, enquanto direcionam os outros comprimentos de onda (verde e infravermelho próximo) para as células fotovoltaicas, onde são convertidos em energia solar. Além disso, o sistema gera essa energia renovável sem reduzir o rendimento das culturas, pois as plantas ainda recebem toda a luz solar de que precisam.

O sistema é composto por espelhos dicróicos, que apresentam coloração diferente, dependendo da condição de observação. A cor do vidro – uma reminiscência do revestimento antirreflexo usado nos óculos – dá aos espelhos uma sensação quase decorativa, pois mudam de cor com base na luz que passa por eles. Duas invenções patenteadas são o que tornam o sistema Voltiris único e capaz de funcionar tão bem. O primeiro é um sistema óptico otimizado que concentra efetivamente a luz solar, e o segundo é um dispositivo de rastreamento solar projetado para uso sob o teto, que estende o período de tempo em que o sistema pode produzir energia solar em 40%.

Graças a esses avanços, o sistema pode atingir rendimentos semelhantes aos dos painéis solares convencionais, mas com apenas metade das ondas de luz – ou seja, luz verde e infravermelho próximo. "Planejamos aplicar diferentes tratamentos ao vidro refletivo com base nas necessidades de culturas específicas, a fim de melhorar ainda mais nossos rendimentos", diz Weber. A instalação leve se encaixa no espaço vazio entre o telhado da estufa e o topo das plantas.

Atende de 60 a 100% das necessidades de energia de uma estufa

Testes piloto do novo sistema mostraram que eles devem ser capazes de cortar o CO₂ das estufas emissões pela metade, fornecendo entre 60% e 100% de suas necessidades energéticas, dependendo do sistema de aquecimento instalado:"as emissões não são reduzidas a zero porque nosso sistema começará a substituir a eletricidade, que geralmente é "mais limpa" que o gás. "Isso se traduz em um benefício ambiental, mas também financeiro, uma vez recuperado o custo do sistema, que deve levar entre quatro e sete anos", diz Weber.

A inovação da Voltiris chega em um momento oportuno, pois o governo federal suíço lançou incentivos nos últimos anos para incentivar os operadores de estufas a reduzir sua dependência de combustíveis fósseis para aquecimento. Esses incentivos incluem subsídios para sistemas de energia limpa. Mas as alternativas existentes, como madeira, biocombustível e energia geotérmica, provavelmente não serão suficientes. A tecnologia desenvolvida pela Voltiris, portanto, promete ser uma solução atraente. A empresa agora planeja realizar mais testes-piloto na Holanda e em Genebra antes de lançar seu produto no mercado no segundo semestre de 2023. + Explorar mais

A próxima geração de estufas pode ser totalmente movida a energia solar