Desenvolvimento de sistema de iluminação artificial para suplementação de luz visível em casas de vegetação inteligentes suplementadas por sistemas agrovoltaicos

Abstract

O desenvolvimento de sistemas de iluminação artificial para suplementação de luz visível em casas de vegetação é uma tendência na agricultura de precisão. De maneira similar, os sistemas fotovoltaicos, que apresentam confiabilidade, maturidade tecnológica e competitividade econômica, são aplicados em casas de vegetação para compensação de energia elétrica. Este trabalho apresenta uma análise documental de um projeto de pesquisa que desenvolveu duas casas de vegetação inteligentes para cultivo protegido de mudas de banana e orquídea. As casas de vegetação apresentam sistemas de controle e automação, arquitetura e estratégias bioclimáticas e sistemas de energia (sistema de iluminação artificial, sistema de aquecimento artificial, sistema de resfriamento evaporativo e sistema fotovoltaico). Uma rede de sensores monitora variáveis ambientais internas e uma estação meteorológica automática monitora variáveis ambientais externas. Um sistema computacional baseado em inteligência artificial é responsável pelo controle autônomo das casas de vegetação. Neste trabalho apresenta-se a descrição do desenvolvimento de um sistema de iluminação artificial para suplementação de luz visível em casas de vegetação inteligentes. O sistema de iluminação artificial foi definido a partir de modelagem e simulação em uma ferramenta computacional. O sistema proposto foi instalado em duas casas de vegetação inteligentes localizadas em Alpestre/RS e Santa Rosa do Sul/SC, no Sul do Brasil. A análise incluiu métodos de estimativa de consumo energético e medições experimentais de iluminância, realizadas conforme normas técnicas da ABNT (NBR15215-4). Além disso, avaliou-se o desempenho energético do sistema agrovoltaico e seu impacto na eficiência das casas de vegetação. Os resultados destacam a eficácia do sistema em atender às demandas fotossintéticas das plantas, reduzindo o consumo de energia elétrica por meio da integração com iluminação natural. As análises qualitativas mostraram que as mudas aclimatadas sob as condições controladas apresentaram maior crescimento e desenvolvimento em comparação aos métodos convencionais. Este estudo contribui para o avanço da agricultura de precisão e cultivo protegido, promovendo práticas sustentáveis e eficientes.

The development of artificial lighting systems for providing or supplementing visible light in greenhouses is a growing trend in precision agriculture. Similarly, photovoltaic systems, which offer reliability, technological maturity, economic competitiveness, and sustainability, are applied in greenhouses to offset electricity consumption. This study presents a documental analysis of a research project that developed two intelligent greenhouses for the protected cultivation of banana and orchid seedlings.The greenhouses feature control and automation systems, bioclimatic strategies, and energy systems, including artificial lighting, artificial heating, evaporative cooling, and photovoltaic systems. An internal network of sensors monitors environmental variables, while an automatic weather station tracks external environmental conditions. A computer system based on artificial intelligence autonomously manages the greenhouse operations.This work describes the development of an artificial lighting system for visible light supplementation in intelligent greenhouses. The lighting system was designed through modeling and simulation in a computational tool and was implemented in two greenhouses located in Alpestre/RS and Santa Rosa do Sul/SC, in southern Brazil. The analysis included energy consumption estimation methods and experimental illuminance measurements conducted in accordance with Brazilian technical standards (ABNT NBR15215-4).Additionally, the study evaluated the energy performance of the agrovoltaic system and its impact on the efficiency of the greenhouses. The results highlight the system’s effectiveness in meeting the photosynthetic demands of the plants while reducing electricity consumption through integration with natural lighting. Qualitative analyses demonstrated that seedlings acclimated under controlled conditions showed superior growth and development compared to conventional methods. This study contributes to advancing precision agriculture and protected cultivation, promoting sustainable and efficient practices.