Agrovoltaika – praksa postavljanja solarnih instalacija uz poljoprivredno zemljište – sve se češće prihvaća diljem svijeta kao način uvođenja distribuirane čiste energije bez ugrožavanja korištenja zemljišta.
Prema istraživanju državnog sveučilišta Oregon, zajedničko korištenje solarne i poljoprivredne energije moglo bi osigurati 20 posto ukupne proizvodnje električne energije u Sjedinjenim Državama. Prema istraživačima, velika instalacija agrivoltaike mogla bi dovesti do godišnjeg smanjenja emisije ugljičnog dioksida za 330 tisuća tona s "minimalnim" utjecajem na prinose usjeva.
Prema studiji, bilo bi potrebno područje veličine države Maryland da bi agrovoltaika pokrila 20 posto proizvodnje električne energije u Sjedinjenim Državama. To je oko 13,000 četvornih milja, ili 1 posto trenutnih američkih poljoprivrednih površina. Na globalnoj razini, procjenjuje se da bi 1 posto svih poljoprivrednih površina moglo proizvoditi energiju potrebnu svijetu ako se pretvori u solarne fotonaponske sustave.
Postoji mnogo načina za ugradnju agronaponskih panela. Jedna od najčešćih metoda je podizanje objekta kako bi se napravilo mjesta za poljoprivrednu opremu ili stoku da se slobodno kreću ispod. Još jedan moderan dizajn je usmjeravanje fotonaponskih panela okomito, ostavljajući široke otvorene prostore između redova panela.
Ujedinjene države
U Somersetu u Kaliforniji vertikalne solarne ploče Sunzaun dizajnirane u Njemačkoj postavljene su na vinograd. Instalater Sunstall razvio je instalaciju koja se sastoji od 43 modula snage 450 W spojenih na mikroinverter i dvije baterije.
Minimalistički dizajn koristio je rupe u okvirima modula za jednostavno pričvršćivanje na dvije hrpe, čime je izbjegnuta potreba za teškim sustavom polica. Bifacijalni solarni moduli proizvode energiju s obje strane okomito orijentiranog niza.
U tradicionalnim sustavima dizajniranim s vodoravnom orijentacijom, tračnice koje se koriste za montiranje ploča na sustav polica obično su izrezane kako bi odgovarale predviđenoj veličini ploče. Ako se veličina ploče promijeni nakon što je nabava svih ostalih komponenti dovršena, projekt može doživjeti kašnjenja dok se tračnice redizajniraju kako bi se prilagodile ažuriranoj veličini ploče. Sunzaun dizajn omogućuje jednostavno prilagođavanje promjeni veličine panela podešavanjem udaljenosti između svake hrpe. Također je moguće prilagoditi visinu panela od tla ako je potrebno.
Njemačke
Znanstvenici sa Sveučilišta primijenjenih znanosti u Leipzigu proučavali su potencijalni utjecaj masivnog postavljanja vertikalnih fotonaponskih sustava usmjerenih zapad-istok na njemačko energetsko tržište. Utvrdili su da bi te instalacije mogle imati blagotvoran učinak na stabilizaciju mreže u zemlji, istovremeno omogućujući veću integraciju s poljoprivrednim aktivnostima od konvencionalnih fotonaponskih postrojenja postavljenih na zemlju.
Znanstvenici su otkrili da vertikalni fotonaponski sustavi mogu pomaknuti solarne performanse prema satima najveće potražnje za električnom energijom i najveće opskrbe električnom energijom u zimskim mjesecima, čime se smanjuje solarna restrikcija.
”Ako je skladište električne energije od 1 TW snage punjenja i pražnjenja i 1 TWh kapaciteta integrirano u model energetskog sustava, učinak se smanjuje na uštedu CO2 do 2.1 Mt/a sa 70 posto vertikalnih modula usmjerenih s istoka prema zapadu i 30 posto nagnut prema jugu”, rekli su. "Konačno, iako se nekima može činiti nerealnim postići stopu od 70 posto vertikalnih elektrana, čak i niža stopa ima blagotvoran učinak."
Japan
U Japanu, Luxor Solar KK, podružnica njemačkog proizvođača modula Luxor Solar, izgradila je vertikalni fotonaponski sustav od 8.3 kW na parkiralištu tvornice za preradu riže u vlasništvu Eco Rice Niigata.
“Automobili će biti parkirani između okomitih sustava”” Uwe Liebscher, direktor Luxor Solar KK, objasnio je za PV magazin. “Cilj ovog sustava je pokazati izdržljivost tijekom zime i dodatnu energetsku učinkovitost zbog refleksije snijega.” Niigata je, s druge strane, poznata kao područje s velikim snježnim opterećenjem, s do 2 ili 3 metra snijega zimi.”
Sustav okrenut prema jugu sadrži vlastite heterospojne solarne module tvrtke Luxor Solar, kao i sustave za montažu njemačkog stručnjaka za vertikalne fotonaponske sustave Next2Sun i pretvarače japanskog Omrona. Vertikalni sklop opskrbljivat će strujom tvornicu za preradu riže koja se nalazi pokraj sustava. Grad Nagaoka financirao je projekt s 2 milijuna jena (14,390 USD).
"Okomita instalacija koristi samo minimalni prostor obradivog zemljišta, dok zadržava više od 85 posto svjetlosti koja dopire do usjeva, što osigurava optimalnu ravnotežu između solarne energije i poljoprivrede, nešto ključno u Japanu", objašnjava. "To nam omogućuje izgradnju agronaponskih sustava na javnom poljoprivrednom zemljištu, kao što je za pšenicu, krumpir ili rižu, u velikim razmjerima."
Francuske
U Francuskoj su TotalEnergies i InVivo, specijalist za agrovoltaiku, lansirali vertikalni agrovoltaički demonstrator od 111 kW. TotalEnergies je rekao da će pilot instalacija istražiti utjecaj solarnih panela na poljoprivredni prinos, kao i na biološku raznolikost, skladištenje ugljika i kvalitetu vode na lokaciji.
“Uvjereni smo da su sinergije razvijene između proizvodnje zelene električne energije, bioplina i poljoprivrede jedan od odgovora za jamstvo naše neovisnosti o energiji i hrani,” rekao je Thierry Muller, izvršni direktor tvrtke TotalEnergies Renouvelables France.
Švedska
Znanstvenici sa Sveučilišta Mälardalen (Švedska) razvili su model računalne dinamike fluida (CFD) koji olakšava analizu mikroklime u vertikalnim fotonaponskim projektima. CFD simulacije koriste se za rješavanje složenih jednadžbi o protoku krutih tvari i plinova kroz i oko tijela, koje se mogu koristiti za analizu mikroklime unutar agronaponskih sustava.
"Agrivoltaični (AV) modeli sustava često će se koristiti za dizajn novih AV sustava, kao i za donošenje odluka, budući da se mikroklimatske promjene mogu analizirati/predvidjeti na temelju lokacije i rješenja AV sustava", istraživač Sebastian Zainalli rekao je za pv magazin.w
Studija je uočila smanjenje intenziteta sunčevog zračenja od 38 posto u područjima tla zasjenjenim vertikalnim fotonaponskim modulima.
Ključna načela
Američki Nacionalni laboratorij za obnovljivu energiju ponudio je pet načela za uspjeh agrovoltaike, uključujući:
Klima, tlo i okolišni uvjeti: okolišni uvjeti mjesta moraju biti prikladni i za solarnu proizvodnju i za željene usjeve ili vegetacijski pokrov.
Konfiguracije, solarne tehnologije i dizajni: Izbor solarne tehnologije, raspored lokacije i druge infrastrukture mogu utjecati na sve, od količine svjetlosti koja dopire do solarnih panela do toga može li traktor, ako je potrebno, proći ispod panela. “Ova infrastruktura će biti na terenu sljedećih 25 godina, tako da se mora napraviti kako treba za namjeravanu upotrebu. Uspjeh projekta ovisit će o tome,” kaže James McCall, NREL istraživač koji radi na InSPIRE.
Odabir usjeva i metode uzgoja, dizajn sjemena i vegetacije te pristupi upravljanju: agronaponski projekti trebaju odabrati usjeve ili pokrivače tla koji uspijevaju ispod ploča u njihovoj lokalnoj klimi i koji su isplativi na lokalnim tržištima.
Kompatibilnost i fleksibilnost: Agrovoltaika mora biti dizajnirana na način koji se prilagođava sukobljenim potrebama vlasnika solarnih instalacija, solarnih operatera i poljoprivrednika ili zemljoposjednika kako bi se omogućile učinkovite poljoprivredne aktivnosti.
Suradnja i partnerstva: Da bi bilo koji projekt bio uspješan, komunikacija i razumijevanje među grupama je ključno.