Agrofotovoltaica – O quebra-cabeça que faltava para os economistas de energia e a energia agrícola: geração de energia agrícola ou geração de eletricidade com agro-PV

Quando se fala em gestão de energia rural ou na utilização de energias renováveis ​​na agricultura, normalmente pensa-se primeiro em centrais de biogás. De facto, nos últimos 10 anos, estes sistemas tornaram-se mais difundidos e representam uma parte significativa das energias renováveis ​​na agricultura na produção de eletricidade (2021 com 18,45%).

A maior parte da biomassa provém de resíduos agrícolas, como estrume, estrume líquido e palha. Segundo a Agência de Recursos Renováveis ​​(FNR), apenas um terço do potencial está a ser explorado. Em segundo lugar na utilização de biomassa está a madeira energética, ou seja, resíduos florestais e industriais de madeira, bem como resíduos de madeira. Dois terços deste potencial já estão a ser utilizados.

Uma vantagem importante da bioenergia é que ela pode ser armazenada e compensar as flutuações da energia eólica e solar.

As desvantagens da bioenergia são particularmente pronunciadas no cultivo de biomassa. As terras agrícolas onde são cultivadas culturas energéticas já não podem ser utilizadas para a produção de alimentos para consumo humano e animal. A crescente procura de biomassa está a provocar alterações na utilização dos solos. A longo prazo, esta concorrência pode, entre outras coisas, encarecer os produtos agrícolas.

Além disso, a biomassa é o uso menos eficiente de energia renovável. A sua eficiência (ou seja, a quantidade de energia produzida numa determinada área) está entre 0,5 e 1%. A eficiência de um módulo solar gira em torno de 20%. As energias eólica e solar superam significativamente a biomassa em termos de eficiência de área.

Participação de fontes de energia renováveis ​​na geração bruta de eletricidade na Alemanha em 2020 e 2021 - Imagem: Xpert.Digital

As estatísticas mostram a percentagem de fontes de energia renováveis ​​na produção bruta de eletricidade na Alemanha em 2020 e 2021. Em 2021, cerca de 7,5 por cento da produção bruta total de eletricidade na Alemanha foi produzida por biomassa.

Participação de fontes de energia renováveis ​​na geração bruta de eletricidade na Alemanha 2020

• Energia eólica (onshore) – 18,40 em %
• Fotovoltaica – 8,60 em %
• Biomassa – 7,80 em %
• Energia eólica (offshore) – 4,80 em %
• Energia hidrelétrica – 3,30 em %
• Resíduos municipais – 1 em %
• Energia geotérmica – 0,04 em%

Participação de fontes de energia renováveis ​​na geração bruta de eletricidade na Alemanha 2021*

• Energia eólica (onshore) – 15,80 em %
• Fotovoltaica – 8,80 em %
• Biomassa – 7,50 em %
• Energia eólica (offshore) – 4,30 em %
• Energia hidrelétrica – 3,40 em %
• Resíduos municipais – 1 em %
• Energia geotérmica – 0,03 em%

*Provisoriamente.

Módulos solares parcialmente transparentes já estão sendo usados ​​em um centro de pesquisa na “Região Modelo Agri-Fotovoltaica Baden Württemberg”.

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• Agri-Solar para fruticultura: Agri-PV em Baden-Württemberg e Renânia-Palatinado para fruticultura neutra em CO2 (frutas e vegetais)

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Energias renováveis ​​- geração de eletricidade na Alemanha por fonte de energia 2011 e 2021 - Imagem: Xpert.Digital

Desempenho de biomassa

Em 2011, a participação da biomassa na geração bruta de eletricidade apenas a partir de energias renováveis ​​(124,02 terawatts-hora/TWh) foi de 25,88%. Em 2021, a geração bruta total de energias renováveis ​​foi de 238 TWh. Isso representa um aumento de quase 92% após 10 anos. A participação da biomassa ainda era de 25,88% em 2011. Em 2021 a participação caiu para 18,45%.

Desempenho das turbinas eólicas

A energia eólica onshore também aumentou significativamente a sua geração de eletricidade. Isto se deve ao aumento da capacidade instalada, principalmente nos anos de 2014 a 2017. Porém, nos últimos anos a expansão diminuiu significativamente. O mercado de turbinas eólicas offshore também tem estado sujeito a flutuações significativas recentemente.

Desempenho de usinas de energia renovável (ER) em todo o mundo

Em todo o mundo, a capacidade instalada de sistemas de energia renovável aumenta a cada ano. Mais recentemente, a maior parte da energia foi instalada na Ásia. A Europa registou quase metade da capacidade instalada que a Ásia. Entre os sistemas de energia renovável, a energia hidrelétrica foi a fonte de energia com maior capacidade instalada em todo o mundo.

Produção bruta de eletricidade a partir de energias renováveis ​​na Alemanha, por fonte de energia, numa comparação anual em 2011

• Energia eólica onshore – 49,20 em terawatts-hora
• Energia fotovoltaica – 19,60 em terawatts-hora
• Biomassa – 32,10 em terawatts-hora
• Energia eólica offshore – 0,60 em terawatts-hora
• Energia hidrelétrica* – 17,70 em terawatts-hora
• Resíduos domésticos** – 4,80 em terawatts-hora
• Energia geotérmica – 0,02 em terawatts-hora

Produção bruta de eletricidade a partir de energias renováveis ​​na Alemanha, por fonte de energia, numa comparação anual em 2021

• Energia eólica onshore – 92 em terawatts-hora
• Energia fotovoltaica – 51,20 em terawatts-hora
• Biomassa – 43,90 em terawatts-hora
• Energia eólica offshore – 25,30 em terawatts-hora
• Energia hidrelétrica* – 19,70 em terawatts-hora
• Resíduos domésticos** – 5,70 em terawatts-hora
• Energia geotérmica – 0,20 em terawatts-hora

* Geração em usinas hidrelétricas a fio d'água e de armazenamento, bem como geração a partir de afluência natural em usinas hidrelétricas reversíveis.
** Produzido apenas a partir da porção biogênica do lixo doméstico (aproximadamente 50 por cento).

Mesmo que a biomassa não tenha se desenvolvido tanto nos últimos 10 anos e tenha sido ultrapassada pela energia fotovoltaica, o armazenamento e a disponibilidade de biomassa continuam a ser uma vantagem decisiva sobre a energia fotovoltaica que deve ser promovida em conformidade. Está claro para todos os envolvidos que a biomassa não pode ser expandida na mesma medida que a geração de energia solar. Muito ainda pode ser alcançado com a biomassa, especialmente na expansão do potencial existente.

A agrofotovoltaica não consegue compensar a desvantagem do fraco armazenamento de energia. Em comparação com a biomassa, não existe uma magnitude comparável de equilíbrio ecológico positivo com o armazenamento de electricidade. Resumindo: a biomassa será sempre mais barata para armazenamento ou armazenamento de energia do que para armazenamento de eletricidade, o que também se reflete no equilíbrio ecológico. O equilíbrio ecológico do armazenamento de eletricidade só é bom se a energia utilizada na produção do armazenamento de eletricidade for poupada no processo de utilização.

A combinação e expansão da funcionalidade da biomassa com a agrofotovoltaica resulta numa consolidação e aumento do potencial na geração de eletricidade agrícola!

Graças aos módulos solares transparentes, as áreas rurais com agricultura ativa têm disponível uma fonte de energia expandida e económica. Ou seja, para áreas que realmente representam solo fértil e valioso para a agricultura e não podem ser utilizadas para geração de eletricidade fotovoltaica, como sistemas de espaço aberto.

Através da translucidez dos módulos solares transparentes, é possível gerar eletricidade e ao mesmo tempo possibilitar o cultivo e o cultivo de plantas.

A situação é diferente para sistemas também chamados de sistemas ao ar livre, sistemas ao ar livre ou parques solares. O pré-requisito para estes sistemas é que a gestão agrícola rentável não seja possível utilizando estas áreas. Estas são “áreas desfavorecidas” onde as difíceis condições naturais de produção devido à altitude, declive, condições climáticas, acessibilidade ou má qualidade do solo têm maior probabilidade de levar ao abandono da agricultura do que áreas não desfavorecidas. As zonas desfavorecidas dividem-se em zonas montanhosas, zonas agrícolas desfavorecidas e pequenas zonas.

A qualidade ou fertilidade do solo (pontos do solo) também desempenha um papel importante aqui. Isto inclui o número comparativo agrícola (LVZ). Representa a rentabilidade agrícola ou hortícola aproximada de uma fazenda de acordo com a Lei de Avaliação de Terras Agrícolas aprovada em 16 de outubro de 1934. Os cálculos LVZ incluem fatores como fertilidade do solo, condições gerais do solo, qualidade do solo, condições climáticas e irrigação do solo.

Se estes pontos e condições do solo forem avaliados positivamente e, portanto, uma licença for negativa para construir um parque solar ou sistema fotovoltaico de campo aberto nesta terra agrícola utilizável, então a energia fotovoltaica agrícola torna-se interessante como uma medida expandida e de aumento de potencial. Esta metodologia permite essencialmente que a área agrícola seja utilizada duas vezes.

Agrofotovoltaica para a agricultura e a transição energética – Imagem: Xpert.Digital / affendi shahidan|Shutterstock.com

Adequado para:

• Sistemas Agri-PV / AgriPV: Uma enorme oportunidade com a agrofotovoltaica para a agricultura e a transição energética

Ao nivelar o EEG, a Alemanha criou as condições para que os sistemas AgriPV possam ser construídos numa frente ampla e o rendimento também possa ser compensado. Este repensar também é urgentemente necessário, pois o maior número possível de áreas pode ser utilizado para a expansão da energia fotovoltaica. Caso contrário, os objectivos de expansão solar visados ​​para a transição energética na Europa não poderão de todo ser alcançados. A dupla utilização de terras agrícolas é um factor essencial para a Alemanha alcançar a desejada quadruplicação das instalações fotovoltaicas em apenas 7 anos, para 215 gigawatts até 2030. Aproximadamente 54 GW foram instalados nos últimos 25 anos.

Uma grande vantagem dos sistemas AgriPV descentralizados é que uma parte significativa do seu rendimento eléctrico é frequentemente utilizada localmente, e a ligação à rede geralmente não requer tanta expansão da rede como outros sistemas de espaço aberto. Dois sistemas diferentes foram desenvolvidos.

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