Pesquisadores da Universidade Cornell, localizada nos Estados Unidos, utilizaram modelos de dinâmica de fluidos computacional para avaliar como diferentes designs de sistemas agrivoltaicos protegem as plantações contra danos causados pelo vento. O estudo científico, divulgado em abril de 2026, apresenta um modelo tecnológico com forte potencial de aplicação no agronegócio brasileiro — especialmente em polos de alta incidência solar como o Nordeste e o Centro-Oeste, onde conciliar a geração de energia limpa com a proteção de safras agrícolas é uma tendência crescente. De acordo com informações da PV Magazine, a pesquisa comparou painéis solares convencionais de rastreamento com quebra-ventos naturais formados por árvores, revelando novas possibilidades para o setor.
O foco principal da pesquisa acadêmica foi entender o comportamento do ar nesses ambientes mistos de cultivo e tecnologia. “O fluxo de ar sob os painéis solares é uma consideração fundamental para os sistemas agrivoltaicos. Se as condições ventarem muito, as plantações podem ser danificadas; se estiverem muito calmas, as plantações correm o risco de mofo”, explicou o autor correspondente do estudo, o pesquisador Max Zhang. A equipe de especialistas quantificou a velocidade do ar abaixo das estruturas solares em várias configurações, comparando-as sistematicamente com as barreiras agrícolas tradicionais.
Como os painéis solares funcionam como quebra-ventos?
A equipe de cientistas detalhou que, ao ajustar a inclinação dos equipamentos em sistemas horizontais de rastreamento de eixo único, as instalações ganham enorme versatilidade no campo. Esses sistemas mecânicos podem bloquear correntes de ar prejudiciais ou permitir a passagem controlada do fluxo para a aeração das folhas. Toda essa dinâmica depende exclusivamente das necessidades biológicas específicas da cultura agrícola e das condições climáticas registradas no momento.
Para chegar a essas conclusões rigorosas, o modelo computacional utilizou as equações de Navier-Stokes com médias de Reynolds operando no software de engenharia ANSYS Fluent. Essa ferramenta digital avançada permitiu simular minuciosamente o fluxo ao redor das placas de captação solar. Os componentes fotovoltaicos foram modelados explicitamente, enquanto as estruturas metálicas de suporte e as pequenas lacunas passaram por uma simplificação técnica no sistema de avaliação virtual.
O domínio central da simulação foi estrategicamente dividido em três zonas distintas de análise. Essa divisão técnica permitiu a criação de uma malha altamente refinada perto dos painéis fotovoltaicos e grades mais grossas em outros locais da fazenda simulada. Um minucioso estudo de independência de grade garantiu a precisão absoluta dos dados colhidos, sem que houvesse um custo computacional excessivo para os laboratórios da instituição de ensino norte-americana.
Quais foram os resultados da simulação contra tempestades?
Os pesquisadores universitários também precisaram modelar um quebra-vento natural feito de árvores para estabelecer uma base realística de comparação de dados. Essa barreira vegetal biológica foi representada como um meio poroso e homogêneo dentro do mesmo software de engenharia, capturando a resistência do fluxo de ar principalmente a partir de efeitos inerciais complexos. Para testar os limites físicos da tecnologia, os especialistas realizaram as seguintes simulações:
- Velocidades de vento na entrada variando de cinco a 35 metros por segundo.
- Diferentes níveis de danos potenciais às folhas das plantações e ao solo agrícola.
- Cenários práticos com ângulos de inclinação dos painéis variando de zero a 90 graus.
- Um novo design arquitetônico com a primeira linha rebaixada em 60 graus para melhorar o fluxo de ar.
Ambos os tipos de mecanismos de proteção passaram por exaustivas simulações com condições de contorno estritamente idênticas. O comprimento total do sistema de energia de 20 fileiras espelha o espaçamento típico adotado pelos agricultores em barreiras de árvores. Segundo os relatórios dos cientistas, as simulações revelaram três zonas de vento sob os painéis: inicialmente, a velocidade aumenta sob as fileiras principais; depois, a corrente desacelera na zona de abrigo; por fim, a favor do deslocamento, a velocidade se recupera gradualmente.
Em condições climáticas de muita ventania e risco, as placas de captação solar reduziram a velocidade da corrente de ar em até 70% na chamada zona de proteção. Esse número expressivo representa uma vantagem técnica imensa quando comparado à proteção praticamente nula oferecida por uma única fileira de árvores convencionais. O documento científico destacou ainda mais os benefícios mecânicos dos painéis solares de rastreamento, que acompanham o movimento constante do sol ao longo de todo o dia, oferecendo uma barreira protetora completamente dinâmica e adaptável.
Qual é o futuro da tecnologia solar na agricultura?
“Comparados a um quebra-vento estacionário, os painéis de rastreamento podem ser orientados para fornecer proteção em condições de vento, permitindo o fluxo de ar durante os períodos de calmaria”, acrescentou o acadêmico responsável pela modelagem. O novo design arquitetônico com a primeira fileira rebaixada provou ser uma solução aerodinâmica altamente eficaz para mitigar o impacto da zona de aceleração do ar, alcançando até 86% de proteção efetiva para as plantas em cenários de ventos extremos.
As descobertas detalhadas da pesquisa acadêmica foram oficialmente apresentadas no artigo científico publicado com destaque na revista especializada Agricultural and Forest Meteorology. A equipe acadêmica ressaltou publicamente a importância crítica de considerar o comportamento dinâmico dos ventos logo nos estágios iniciais de planejamento estrutural de novas fazendas solares.
