Agrovoltaika – prax umiestňovania solárnych zariadení vedľa poľnohospodárskej pôdy – sa vo svete čoraz častejšie prijíma ako spôsob zavedenia distribuovanej čistej energie bez ohrozenia využívania pôdy.
Podľa výskumu Oregonskej štátnej univerzity by spoločné umiestnenie solárnej a poľnohospodárskej energie mohlo zabezpečiť 20 percent celkovej výroby elektriny v Spojených štátoch. Podľa výskumníkov by rozsiahla inštalácia agrovoltaiky mohla viesť k ročnému zníženiu emisií oxidu uhličitého o 330 tisíc ton s „minimálnym“ dopadom na výnosy plodín.
Podľa štúdie by na to, aby agrovoltaika pokryla 20 percent výroby elektriny v USA, bola potrebná oblasť o veľkosti štátu Maryland. To je asi 13,000 1 štvorcových míľ alebo 1 percento súčasnej poľnohospodárskej výmery v USA. V celosvetovom meradle sa odhaduje, že XNUMX percento všetkej poľnohospodárskej pôdy by mohlo produkovať energiu, ktorú svet potrebuje, ak by sa premenil na solárnu fotovoltaiku.
Existuje mnoho spôsobov inštalácie agrovoltaických panelov. Jednou z najbežnejších metód je zdvihnutie zariadenia, aby sa vytvoril priestor pre poľnohospodárske zariadenia alebo hospodárske zvieratá, aby sa pod ním mohli voľne pohybovať. Ďalším módnym návrhom je orientácia fotovoltaických panelov vertikálne, pričom medzi radmi panelov zostáva široký otvorený priestor.
Spojené štáty
V meste Somerset v Kalifornii boli na vinici nainštalované vertikálne solárne panely Sunzaun navrhnuté v Nemecku. Inštalátor Sunstall vyvinul inštaláciu pozostávajúcu zo 43 450 W modulov pripojených k mikroinvertoru a dvoch batérií.
Minimalistický dizajn využíval otvory v rámoch modulov na jednoduché pripevnenie na dve hromady, čím sa vyhlo potrebe ťažkého regálového systému. Bifaciálne solárne moduly vyrábajú energiu na oboch stranách vertikálne orientovaného poľa.
V tradičných systémoch navrhnutých s horizontálnou orientáciou sú koľajnice používané na montáž panelov na regálový systém zvyčajne rezané tak, aby zodpovedali zamýšľanej veľkosti panelu. Ak sa veľkosť panelu zmení po dokončení obstarávania všetkých ostatných komponentov, projekt môže zaznamenať oneskorenie, kým sa koľajnice prepracujú tak, aby vyhovovali aktualizovanej veľkosti panelu. Dizajn Sunzaun umožňuje jednoduché prispôsobenie sa zmene veľkosti panelu nastavením vzdialenosti medzi jednotlivými stohmi. V prípade potreby je možné nastaviť aj výšku panelov od zeme.
Nemecko
Vedci z Lipskej univerzity aplikovaných vied študovali potenciálny vplyv masívneho nasadenia západo-východne orientovaných vertikálnych fotovoltaických systémov na nemecký energetický trh. Zistili, že tieto zariadenia by mohli mať priaznivý vplyv na stabilizáciu siete krajiny a zároveň by umožnili väčšiu integráciu s poľnohospodárskymi aktivitami ako bežné pozemné fotovoltaické elektrárne.
Vedci zistili, že vertikálne fotovoltaické systémy môžu posunúť solárny výkon smerom k hodinám najvyššieho dopytu po elektrine a najviac dodávok elektriny v zimných mesiacoch, čím sa zníži solárne obmedzenie.
„Ak je do modelu energetického systému integrovaný zásobník elektriny s kapacitou 1 TW nabíjacieho a vybíjacieho výkonu a 1 TWh kapacity, efekt sa zníži na úsporu CO2 až 2.1 Mt/rok so 70 percentami vertikálnych modulov orientovaných z východu. na západ a 30 percent naklonených na juh,“ uviedli. "Nakoniec, aj keď sa pre niektorých môže zdať nereálne dosiahnuť mieru 70 percent vertikálnych elektrární, aj nižšia miera má priaznivý vplyv."
Japonsko
V Japonsku Luxor Solar KK, dcérska spoločnosť nemeckého výrobcu modulov Luxor Solar, postavila 8.3 kW vertikálny fotovoltaický systém na parkovisku továrne na spracovanie ryže, ktorú vlastní Eco Rice Niigata.
„Autá budú zaparkované medzi vertikálnymi systémami,“ vysvetlil pre magazín PV Uwe Liebscher, výkonný riaditeľ Luxor Solar KK. "Cieľom tohto systému je ukázať odolnosť počas zimy a dodatočný energetický výkon vďaka odrazu snehu." Niigata, na druhej strane, je známa tým, že je oblasťou s vysokým snehovým zaťažením, s až 2 alebo 3 metrami snehu v zime.
Systém orientovaný na juh obsahuje vlastné heterojunkčné solárne moduly Luxor Solar, ako aj montážne systémy od nemeckého špecialistu na vertikálnu fotovoltaiku Next2Sun a invertory od japonskej spoločnosti Omron. Vertikálna zostava bude zásobovať elektrinou továreň na spracovanie ryže, ktorá sa nachádza vedľa systému. Mesto Nagaoka financovalo projekt 2 miliónmi jenov (14,390 XNUMX dolárov).
„Vertikálna inštalácia využíva len minimálny priestor poľnohospodárskej pôdy, pričom zachováva viac ako 85 percent svetla, ktoré sa dostane k plodinám, čo zaisťuje optimálnu rovnováhu medzi solárnou energiou a poľnohospodárstvom, čo je v Japonsku zásadné,“ vysvetľuje. "To nám umožňuje vo veľkom budovať agrovoltaické systémy na verejnoprospešnej poľnohospodárskej pôde, ako je napríklad pšenica, zemiaky alebo ryža."
Francúzsko
Vo Francúzsku TotalEnergies a InVivo, špecialista na agrovoltaiku, uviedli na trh vertikálny agrovoltaický demonštrátor s výkonom 111 kW. TotalEnergies uviedla, že pilotná inštalácia bude skúmať vplyv solárnych panelov na poľnohospodársky výnos, ako aj biodiverzitu, ukladanie uhlíka a kvalitu vody v lokalite.
„Sme presvedčení, že synergie vyvinuté medzi výrobou zelenej elektriny, bioplynom a poľnohospodárstvom sú jednou z odpovedí na zabezpečenie našej energetickej a potravinovej nezávislosti,“ povedal Thierry Muller, generálny riaditeľ TotalEnergies Renouvelables France.
Švédsko
Vedci z University of Mälardalen (Švédsko) vyvinuli výpočtový model dynamiky tekutín (CFD), ktorý uľahčuje analýzu mikroklím vo vertikálnych fotovoltaických projektoch. Simulácie CFD sa používajú na riešenie zložitých rovníc o prúdení pevných látok a plynov cez telesá a okolo nich, ktoré možno použiť na analýzu mikroklím v agrovoltaických systémoch.
„Modely agrovoltaických (AV) systémov sa budú často používať pri navrhovaní nových AV systémov, ako aj pri rozhodovaní, keďže mikroklimatické zmeny možno analyzovať/predpovedať na základe umiestnenia a riešenia AV systému,“ výskumník Sebastian Zainalli povedal pre magazín pv.w
Štúdia pozorovala 38-percentný pokles intenzity slnečného žiarenia v prízemných oblastiach zatienených vertikálnymi fotovoltaickými modulmi.
Kľúčové princípy
Americké národné laboratórium pre obnoviteľnú energiu ponúklo päť princípov úspechu agrovoltaiky, vrátane:
Klimatické, pôdne a environmentálne podmienky: Podmienky prostredia na mieste musia byť vhodné pre solárnu výrobu a požadované plodiny alebo vegetačný kryt.
Konfigurácie, solárne technológie a dizajn: Voľba solárnej technológie, rozloženie miesta a inej infraštruktúry môže ovplyvniť všetko od množstva svetla, ktoré sa dostane k solárnym panelom, až po to, či traktor v prípade potreby môže prejsť popod panely. „Táto infraštruktúra bude v prevádzke počas nasledujúcich 25 rokov, takže sa musí robiť správne na zamýšľané použitie. Úspech projektu bude závisieť od toho,“ hovorí James McCall, výskumník NREL pracujúci na InSPIRE.
Výber plodín a metódy pestovania, návrhy semien a vegetácie a prístupy k manažmentu: Agrovoltaické projekty by mali vyberať plodiny alebo pôdne pokrývky, ktorým sa darí pod panelmi v ich miestnej klíme a ktoré sú ziskové na miestnych trhoch.
Kompatibilita a flexibilita: Agrovoltaika musí byť navrhnutá tak, aby sa prispôsobila protichodným potrebám vlastníkov solárnych zariadení, prevádzkovateľov solárnych zariadení a farmárov alebo vlastníkov pôdy, aby sa umožnila efektívna poľnohospodárska činnosť.
Spolupráca a partnerstvá: Aby bol každý projekt úspešný, komunikácia a porozumenie medzi skupinami je kľúčová.