Agrovoltaika – praksa postavljanja sončnih naprav poleg kmetijskih zemljišč – se po vsem svetu vse pogosteje sprejema kot način za uvedbo porazdeljene čiste energije brez ogrožanja rabe zemljišč.
Po raziskavah univerze Oregon State bi lahko skupna lokacija sončne in kmetijske energije zagotovila 20 odstotkov celotne proizvodnje električne energije v ZDA. Po mnenju raziskovalcev bi lahko obsežna namestitev agrivoltaike povzročila letno zmanjšanje emisij ogljikovega dioksida za 330 tisoč ton z "minimalnim" vplivom na pridelek.
Glede na študijo bi bilo potrebno območje velikosti zvezne države Maryland, da bi agrovoltaika pokrila 20 odstotkov proizvodnje električne energije v Združenih državah. To je približno 13,000 kvadratnih milj ali 1 odstotek trenutne kmetijske površine v ZDA. V svetovnem merilu se ocenjuje, da bi lahko 1 odstotek vseh kmetijskih zemljišč proizvedel energijo, ki jo svet potrebuje, če bi jih pretvorili v sončno fotovoltaiko.
Obstaja veliko načinov za namestitev agrovoltaičnih panelov. Eden najpogostejših načinov je povišanje objekta, da se naredi prostor za kmetijsko opremo ali živino, da se pod njim prosto gibljejo. Druga modna zasnova je navpična usmeritev fotonapetostnih panelov, tako da med vrstami panelov ostanejo široki prostori.
Združene države Amerike
V Somersetu v Kaliforniji so v vinogradu namestili navpične solarne panele Sunzaun, ki so jih oblikovali Nemčija. Inštalater Sunstall je razvil instalacijo, sestavljeno iz 43 450 W modulov, povezanih z mikroinverterjem in dvema baterijama.
Minimalistična zasnova je uporabila luknje v okvirjih modulov za enostavno pritrditev na dva pilota, s čimer se je izognila potrebi po težkem sistemu polic. Bifacialni solarni moduli proizvajajo energijo na obeh straneh navpično usmerjenega polja.
V tradicionalnih sistemih, zasnovanih z vodoravno orientacijo, so tirnice, ki se uporabljajo za pritrditev plošč na regalni sistem, običajno odrezane tako, da ustrezajo predvideni velikosti plošče. Če se velikost plošče spremeni po zaključku nabave vseh drugih komponent, lahko pride do zamud pri projektu, medtem ko se tirnice preoblikujejo tako, da ustrezajo posodobljeni velikosti plošče. Zasnova Sunzaun omogoča enostavno prilagajanje spremembi velikosti plošče s prilagajanjem razdalje med posameznimi skladi. Po potrebi je možno tudi prilagoditi višino plošč od tal.
Nemčija
Znanstveniki z Univerze uporabnih znanosti v Leipzigu so proučevali morebiten vpliv množične uporabe vertikalnih fotovoltaičnih sistemov, usmerjenih zahod-vzhod, na nemški energetski trg. Ugotovili so, da bi te naprave lahko ugodno vplivale na stabilizacijo državnega omrežja, hkrati pa omogočile večjo integracijo s kmetijskimi dejavnostmi kot običajne na tleh nameščene fotovoltaične elektrarne.
Znanstveniki so ugotovili, da lahko navpični fotonapetostni sistemi premaknejo sončno zmogljivost proti uram največjega povpraševanja po električni energiji in največje dobave električne energije v zimskih mesecih, s čimer se zmanjšajo sončne omejitve.
»Če je v model energetskega sistema vključeno skladiščenje električne energije z 1 TW moči polnjenja in praznjenja ter 1 TWh zmogljivosti, se učinek zmanjša na prihranek CO2 do 2.1 Mt/a s 70 odstotki navpičnih modulov, usmerjenih z vzhoda. proti zahodu in 30 odstotkov nagnjena proti jugu,« so povedali. "Nazadnje, čeprav se nekaterim morda zdi nerealno doseči stopnjo 70 odstotkov vertikalnih elektrarn, ima celo nižja stopnja ugoden učinek."
Japonska
Na Japonskem je Luxor Solar KK, hčerinska družba nemškega proizvajalca modulov Luxor Solar, zgradila 8.3 kW vertikalni fotonapetostni sistem na parkirišču tovarne za predelavo riža v lasti Eco Rice Niigata.
"Avtomobili bodo parkirani med navpičnimi sistemi," je za revijo PV pojasnil Uwe Liebscher, generalni direktor Luxor Solar KK. "Cilj tega sistema je pokazati vzdržljivost v zimskem času in dodatno energetsko učinkovitost zaradi odboja snega." Po drugi strani pa je Niigata znana kot območje z veliko snežno obremenitvijo, kjer pozimi zapade do 2 ali 3 metre snega.«
Sistem, obrnjen proti jugu, vključuje lastne heterojunkcijske solarne module Luxor Solar, kot tudi montažne sisteme nemškega specialista za vertikalno fotovoltaiko Next2Sun in pretvornike japonskega Omrona. Vertikalni sklop bo oskrboval z elektriko tovarno za predelavo riža, ki se nahaja poleg sistema. Mesto Nagaoka je projekt financiralo z 2 milijonoma jenov (14,390 $).
»Navpična namestitev uporablja le minimalni prostor kmetijske zemlje, hkrati pa ohranja več kot 85 odstotkov svetlobe, ki doseže pridelke, kar zagotavlja optimalno ravnovesje med sončno energijo in kmetijstvom, kar je na Japonskem nekaj ključnega pomena,« pojasnjuje. "To nam omogoča, da zgradimo agrovoltaične sisteme na javnih kmetijskih zemljiščih, kot so pšenica, krompir ali riž, v velikem obsegu."
Francija
V Franciji sta TotalEnergies in InVivo, specialist za agrovoltaiko, lansirala 111 kW vertikalni agrovoltaični demonstrator. TotalEnergies je dejal, da bo pilotna namestitev raziskala vpliv sončnih kolektorjev na kmetijski pridelek, pa tudi biotsko raznovrstnost, shranjevanje ogljika in kakovost vode na lokaciji.
»Prepričani smo, da so sinergije, razvite med proizvodnjo zelene električne energije, bioplinom in kmetijstvom, eden od odgovorov za zagotavljanje naše energetske in prehranske neodvisnosti,« je dejal Thierry Muller, izvršni direktor TotalEnergies Renouvelables France.
Švedska
Znanstveniki z univerze Mälardalen (Švedska) so razvili model računalniške dinamike tekočin (CFD), ki olajša analizo mikroklime v vertikalnih fotovoltaičnih projektih. Simulacije CFD se uporabljajo za reševanje kompleksnih enačb o pretoku trdnih snovi in plinov skozi in okoli teles, ki jih je mogoče uporabiti za analizo mikroklime v agrovoltaičnih sistemih.
"Agrivoltaični (AV) sistemski modeli se bodo pogosto uporabljali za načrtovanje novih AV sistemov, pa tudi za odločanje, saj je mikroklimatske spremembe mogoče analizirati/napovedati na podlagi lokacije in rešitve AV sistema," raziskovalec Sebastian Zainalli povedal pv magazine.w
Študija je opazila 38-odstotno zmanjšanje intenzivnosti sončnega sevanja v prizemnih območjih, zasenčenih z navpičnimi fotovoltaičnimi moduli.
Ključna načela
Ameriški nacionalni laboratorij za obnovljivo energijo je ponudil pet načel za uspeh agrovoltaike, vključno z:
Podnebje, prst in okoljski pogoji: Okoljski pogoji kraja morajo biti primerni tako za sončno proizvodnjo kot za želene pridelke ali rastlinski pokrov.
Konfiguracije, solarne tehnologije in dizajni: Izbira solarne tehnologije, postavitev lokacije in druge infrastrukture lahko vplivajo na vse, od količine svetlobe, ki doseže sončne kolektorje, do tega, ali lahko traktor, če je potrebno, pelje pod paneli. »Ta infrastruktura bo na terenu naslednjih 25 let, zato jo je treba ustrezno urediti za predvideno uporabo. Od tega bo odvisen uspeh projekta,« pravi James McCall, raziskovalec NREL, ki dela na InSPIRE.
Izbira pridelkov in načini gojenja, zasnove semen in vegetacije ter pristopi upravljanja: agrovoltaični projekti bi morali izbrati pridelke ali talne obloge, ki uspevajo pod ploščami v njihovem lokalnem podnebju in so donosne na lokalnih trgih.
Združljivost in prilagodljivost: Agrovoltaika mora biti zasnovana tako, da se prilagaja nasprotujočim si potrebam lastnikov solarnih naprav, solarnih operaterjev in kmetov ali lastnikov zemljišč, da se omogočijo učinkovite kmetijske dejavnosti.
Sodelovanje in partnerstva: Za uspeh vsakega projekta sta komunikacija in razumevanje med skupinami ključnega pomena.