Num estudo agrovoltaico, os engenheiros da UCLA colocaram uma cobertura solar semitransparente numa estufa, e algumas coisas inesperadas aconteceram com a cobertura e as plantas.
Os pesquisadores da UCLA Samueli School of Engineering projetaram painéis solares orgânicos semitransparentes que podem absorver a energia da luz solar sem bloquear a luz que as plantas precisam.
O estudo “Alcançar a sustentabilidade das estufas integrando fotovoltaicos orgânicos semitransparentes estáveis” foi publicado na semana passada na Nature Sustainability . As células solares orgânicas da equipe de pesquisa dependem de materiais à base de carbono, em vez de substâncias inorgânicas usadas em dispositivos solares convencionais.
A parte solar do estudo
A equipe incorporou uma camada de L-glutationa, uma molécula tripeptídea composta por três aminoácidos: glutamina, cisteína e glicina.
Esta molécula é um antioxidante encontrado naturalmente no corpo humano e é vendido sem receita como suplemento dietético para apoiar a saúde e o bem-estar geral.
A equipe descobriu que a adição de L-glutationa estendeu a vida útil das células solares, melhorou a sua eficiência e ainda permitiu que a luz do sol chegasse às plantas, no protótipo da estufa, que era do tamanho de uma pequena casa de bonecas.
O cientista líder Yang Yang explicou :
Os materiais orgânicos são adequados exclusivamente para agrivoltaicos devido à sua seletividade de absorção de luz. A principal desvantagem que impediu o seu uso generalizado até agora é a falta de estabilidade.
As células solares orgânicas tendem a se degradar mais rapidamente do que as células solares inorgânicas porque a luz solar faz com que elas se oxidem e, assim, percam elétrons. Os pesquisadores descobriram que a camada adicional de L-glutationa impediu a oxidação de outros materiais na célula solar. Isso, por sua vez, resultou em células orgânicas mantendo mais de 80% de eficiência após 1.000 horas de uso contínuo – em oposição a menos de 20% sem a camada adicionada, de acordo com a redação da UCLA Samueli.
A planta parte do estudo
Os pesquisadores acompanharam o crescimento de culturas como trigo, feijão mungo e brócolis em duas experiências diferentes. Numa delas, eles usaram um telhado de vidro transparente com segmentos de células solares inorgânicas na estufa e noutro, o telhado foi feito inteiramente de células solares orgânicas semitransparentes.
As plantações na estufa com telhado solar orgânico cresceram mais do que as plantações na estufa regular. Os cientistas acreditam que isso aconteceu porque a camada de L-glutationa bloqueou tanto os raios ultravioleta que podem inibir o crescimento das plantas, como os raios infravermelhos que podem causar o sobreaquecimento das estufas, fazendo com que as plantas precisem de mais água.
O principal autor Yepin Zhao disse:
Não esperávamos que as células solares orgânicas superassem o desempenho de uma estufa convencional com telhado de vidro. Mas repetimos as experiências várias vezes com os mesmos resultados e, após mais pesquisas e análises, descobrimos que as plantas não precisam de tanta luz solar para crescer como pensávamos originalmente. Na verdade, muita exposição ao sol pode fazer mais mal do que bem, especialmente em climas como o da Califórnia, onde a luz solar é mais abundante.
Seria interessante ver a combinação com outros recursos, como luzes LED de crescimento alimentadas por baterias (carregadas pelo PV) para estender a luz ao máximo, aumentar o CO2 ao máximo, hidroponia ou rega gota a gota, etc. Todo o sistema pode ser mais eficiente do que as versões que não fazem pleno uso da luz solar natural. A equipe de pesquisa estabeleceu uma startup na UCLA que visa aumentar a produção de células solares orgânicas para uso industrial e espera comercializar estufas com telhados de células solares orgânicas no futuro.
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