Cultivo de tomates agrícolas-PV e produção de hidrogênio para janelas inteligentes
Jan 05, 2026
Um grupo de pesquisa da Universidade de Exeter investigou um conceito modular de produção de hidrogênio com energia agrivoltaica-para residências. A agrivoltaica nos telhados alimenta um eletrolisador que produz hidrogênio para veículos a hidrogênio e para janelas inteligentes isoladas gasocrômicas. As janelas são uma forma de vidro isolante térmico que escurece ou clareia através de reações reversíveis com hidrogênio e oxigênio, permitindo o controle de luz e calor.
"Esta pesquisa apresenta um novo conceito de energia-integrada em edifícios, conectando energia agrivoltaica, hidrogênio, fachadas inteligentes e mobilidade. Ela oferece uma nova perspectiva sobre como os edifícios podem se tornar centros de energia ativos e multifuncionais, uma ideia com relevância crescente para futuros sistemas de energia urbana", disse a pesquisadora Aritra Ghosh à revista pv. "Embora a área limitada do telhado restrinja naturalmente a produção total de hidrogênio, o valor do conceito reside na integração do sistema e na novidade, e não na produção em-grande escala."
Usando diversas ferramentas de software, a equipe simulou uma casa residencial-real de dois andares em Birmingham, Inglaterra. O edifício tem uma área total de cerca de 142,7 metros quadrados, uma altura de 4,8 metros e 55 metros quadrados de área de cobertura disponível para agrovoltaicos. Inclui 16 janelas em nove zonas térmicas. Birmingham experimenta temperaturas extremas moderadas, com temperaturas máximas no verão de cerca de 21 graus Celsius e mínimas no inverno próximas de 1 grau.
No telhado plano, 12 módulos solares foram instalados em três configurações: vertical, em forma de cúpula-com inclinação de 20 graus ou inclinação otimizada de 30 graus. Cada configuração foi testada com módulos monofaciais de 600 W ou módulos bifaciais de 605 W. Os tomates eram cultivados sob os painéis, necessitando de seis a oito horas de luz solar direta por dia e temperaturas noturnas de cerca de 13 graus.
Um eletrolisador de 7 kW com eficiência de 88% foi usado para produzir hidrogênio a partir da produção solar. O hidrogênio foi modelado para três usos: abastecer um Toyota Mirai 2017, alimentar os vidros gasocrômicos ou ambos. O desempenho das janelas gasocrômicas a vácuo também foi comparado com vidros duplos, eletrocrômicos e alternativas gasocrômicas padrão.
“Usando uma área de cobertura de 55 m2, o sistema foi capaz de produzir hidrogênio suficiente para atender à demanda anual de vidros inteligentes, que foi calculada em apenas 52,56 gramas por ano”, disse Ghosh. "Além disso, quando a produção de hidrogénio é avaliada em termos de mobilidade, o mesmo sistema de tejadilho - usando uma configuração fotovoltaica bifacial inclinada a 30 graus - poderia teoricamente suportar até 64,23 km de condução por dia. Esta estimativa baseia-se no desempenho de um Toyota Mirai 2017, que tem uma capacidade de depósito de hidrogénio de 5,6 kg."
Os resultados mostraram que o sistema bifacial com inclinação de 30-graus gerou a maior parte da eletricidade, 7.919 kWh anualmente, enquanto a configuração monofacial de 30{11}}graus forneceu o menor custo nivelado de eletricidade, de GBP 0,061 (US$ 0,082)/kWh. Os rendimentos de tomate foram consistentes em todas as configurações, com 0,31 kg por metro quadrado. Entre as opções de envidraçamento, as janelas gasocrômicas a vácuo obtiveram o melhor desempenho térmico, com valor U de 1,32 W por metro quadrado-kelvin, embora com espessura maior de 24,62 mm.
"Embora os volumes absolutos de hidrogênio sejam modestos, os resultados demonstram como pequenas áreas de telhados podem suportar múltiplas aplicações de hidrogênio em escala-de construção, reforçando o potencial de sistemas modulares de hidrogênio fotovoltaico-no local", disse Ghosh. “O impacto da energia agrivoltaica no isolamento doméstico e a utilização óptima do hidrogénio produzido para aquecimento doméstico será o objectivo da nossa investigação futura.
Os resultados foram publicados na Energy and Buildings sob o título "Produção de hidrogênio no local com energia agrivoltaica em telhados para vidros inteligentes gasocrômicos isolados e veículos a hidrogênio: uma abordagem holística para edifícios residenciais sustentáveis".