5 powodów, dla których Agri-PV jest ważne dla rolników
Jednoczesne wykorzystanie ziemi pod uprawy rolne i do produkcji energii elektrycznej (określane również jako agri-PV, agrowoltaika lub agrofotowoltaika) daje rolnikom większą kontrolę nad rentownością prowadzonej prze nich działaności i ich przyszłością energetyczną. Zmniejszenie kosztów operacyjnych, zwiększenie plonów i dodanie nowych źródeł przychodów to tylko niektóre z dużych korzyści, jakie energia słoneczna może przynieść rolnictwu komercyjnemu.
Terminy "agrowoltaika" i "rolnictwo podwójnego zastosowania" stały się praktycznie synonimami. Rolnictwo podwójnego zastosowania ma miejsce, gdy podwyższone systemy fotowoltaiczne są instalowane nad uprawami - określane również jako kolokacja. Moduły fotowoltaiczne skutecznie spełniają podwójną rolę - wytwarzają darmową energię elektryczną, zapewniając jednocześnie optymalne nasłonecznienie i cień dla upraw znajdujących się poniżej, zmniejszając stres cieplny i straty wody.
Zacznijmy od podręcznikowej definicji
Według Instytutu Badań nad Energią Słoneczną, "podwójne wykorzystanie gruntów do produkcji żywności i wytwarzania energii elektrycznej jest obiecującą koncepcją. Może pomóc zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na żywność i energię elektryczną w obliczu rosnącego niedoboru gruntów".
Oto kilka najważniejszych powodów, dla których agrowoltaika staje się kluczowym czynnikiem w globalnej transformacji zielonej energii.
Powód 1 - Słońce pracuje dla ciebie
Podczas gdy słońce w odpowiednich dawkach ma kluczowe znaczenie dla fotosyntezy w celu uzyskania zdrowych upraw, zdolność do zarządzania ilością słońca otrzymywanego przez uprawy może być jeszcze zdrowsza. Ponieważ każda uprawa ma swój indywidualny punkt kompensacji światła i różną tolerancję na cień, zdolność do zapewnienia odpowiedniej ilości cienia lub światła każdej z upraw może mieć znaczący wpływ na wzrost i jakość. Według jednego z niedawno przeprowadzonych na kenijskiej farmie badań, uprawy takie jak kapusta, sałata i bakłażan rosły nawet o jedną trzecią większe pod modułami słonecznymi niż te uprawiane w bezpośrednim świetle słonecznym, przy jednoczesnym zmniejszeniu kosztów energii w gospodarstwie o 50%.
Ważne jest, aby pamiętać, że nie wszystkie rozwiązania solarne mogą zapewnić zarządzanie światłem i cieniem. Aby uzyskać najlepsze wyniki zarówno w zakresie ochrony upraw, jak i produkcji energii słonecznej, wybór modułu fotowoltaicznego może mieć znaczenie. Co ważniejsze, trackery słoneczne oparte na sztucznej inteligencji, takie jak SolarGik, mogą stale dostosowywać kąt modułów słonecznych, aby zrównoważyć potrzeby konkretnych upraw i produkcji energii słonecznej w zależności od czasu, pogody i pory roku.
Wraz ze zmianami klimatycznymi z roku na rok rośnie liczba szkód w uprawach spowodowanych ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi. Moduły słoneczne zainstalowane nad uprawami mogą zmniejszyć wpływ gradu, wiatru, ulewnego deszczu i intensywnego bezpośredniego światła słonecznego. Jest to szczególnie korzystne w przypadku bardziej wrażliwych upraw i sadów, gdzie grad może mieć katastrofalny wpływ na plony.
Zmiany klimatyczne są również odpowiedzialne za zmniejszone opady deszczu w wielu lokalizacjach i poważne niedobory wody. Częściowe zacienienie, które występuje, gdy moduły fotowoltaiczne znajdują się powyżej upraw, może zmniejszyć parowanie wody i wymagania dotyczące nawadniania. Badania pokazują, że systemy fotowoltaiczne o zmiennym nachyleniu utrzymują równomierną wilgotność gleby. W suchych regionach każde rozwiązanie, które może poprawić wilgotność gleby, jest prawdziwym przełomem.
Powód 2 - Większe i lepsze plony
Zdolność PV do kontrolowania niektórych zmiennych wpływających na uprawy pozwala oczekiwać poprawy plonów. W wielu badaniach przedstawiono już obiecujące statystyki.
W badaniu opublikowanym w 2018 r. w czasopiśmie "Applied Energy" wykorzystano 40-letni zestaw danych dotyczących warunków pogodowych w określonym obszarze północnych Włoch, aby stworzyć symulację plonów upraw w ramach agri-PV z systemem śledzenia energii słonecznej. Podłączono dane z miejsca kontrolnego podobnych upraw w pełnym słońcu, w tych samych warunkach pogodowych. W badaniu stwierdzono, że "średni plon ziarna był wyższy i bardziej stabilny w przypadku agrowoltaiki niż przy pełnym oświetleniu". Zauważyli również, że korzyści wynikające z uprawy kukurydzy w cieniu fotowoltaiki rosły proporcjonalnie do stanu niedoborów wody i doszli do wniosku, że dodatkową korzyścią z systemów agrowoltaicznych jest zwiększenie odporności upraw na zmiany klimatyczne.
Podsumowanie kilku badań przeprowadzonych w różnych lokalizacjach agri-PV na całym świecie donosi o doskonałej poprawie wydajności niektórych rodzajów upraw - w szczególności rodzaju papryki, który spowodował wzrost plonów o 150%, oraz pomidorów koktajlowych, które wykazały wzrost wydajności o 90%. Ważne jest, aby pamiętać, że dokładny wpływ systemu agri-PV na produkcję roślinną może się różnić w zależności od temperatury powietrza, wilgotności, lokalizacji i innych czynników.
W badaniu przeprowadzonym przez naukowców z University of Arizona stwierdzono, że uprawy rosnące w cieniu paneli słonecznych mogą dawać dwa lub trzy razy więcej owoców i warzyw, wymieniając jabłka, gruszki, jagody i winogrona jako dobrych kandydatów.
Powód 3 - Bardziej efektywne wykorzystanie gruntów
Dostępne na świecie grunty orne są zagrożone przez zmiany klimatyczne i degradację środowiska. Sekretarz wykonawczy Konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zwalczania pustynnienia, Ibrahim Thiaw, poinformował w 2019 roku, że w 2019 r., że "Mówiąc najprościej, ziemia karmi nas wszystkich" i że 25 procent gruntów na świecie stało się bezużyteczne, zagrażając wszystkiemu, co jemy, pijemy i czym oddychamy".
Ponieważ żyzna ziemia jest na wagę złota, rolnicy muszą podjąć świadomą decyzję o tym, jak najlepiej wykorzystać swój największy atut. Agri-PV może dodatkowo zwiększyć wartość gruntów rolnych i może okazać się kluczowym rozwiązaniem dla wyżywienia rosnącej populacji przy malejących zasobach.
Oprócz instalowania własnych systemów fotowoltaicznych na uprawach, rolnicy z powodzeniem zawarli sojusze z sąsiednimi elektrowniami fotowoltaicznymi, aby umożliwić swoim zwierzętom wygodny wypas w pobliżu miejsc, pod lub między panelami słonecznymi. W jednym z przykładów współpraca ta zaowocowała o około 75% niższymi kosztami koszenia i mniejszymi uszkodzeniami instalacji. Zapewniło to również rolnikom dodatkowy strumień przychodów, ponieważ otrzymują oni wynagrodzenie za umożliwienie wypasu zwierząt gospodarskich.
Ponieważ grunty rolne często nie są jednolite, ważne jest, aby wybrać system solarny, który może poradzić sobie z nierównym terenem przy jednoczesnym zachowaniu wysokich plonów.
Powód 4 - Darmowa energia dla działalności rolniczej i dodatkowy strumień przychodów
Rolnicy mogą wykorzystywać energię elektryczną wytwarzaną przez własny system fotowoltaiczny do zasilania swoich gospodarstw, zmniejszając swoją zależność od coraz droższej energii elektrycznej z sieci. Niektóre z najbardziej energochłonnych maszyn, które mogą być zasilane energią słoneczną, obejmują nawadnianie, ogrzewanie i chłodzenie oraz oświetlenie, co z czasem może prowadzić do znacznych oszczędności kosztów.
Niemiecki Instytut Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej ISE podaje, że w 2021 r. w systemach podwójnego zastosowania wygenerowano 14 GW energii, co wystarcza do zasilania 2 milionów gospodarstw domowych rocznie. W zależności od regionu, rolnicy mogą sprzedawać energię elektryczną wytworzoną przez system fotowoltaiczny z powrotem do lokalnego zakładu energetycznego, zapewniając dodatkowe źródło przychodów.
Rządy zapewniają zachęty finansowe, regulując emisje dwutlenku węgla i zapewniając korzyści finansowe firmom, które przestrzegają przepisów, oraz nakładając grzywny na te, które tego nie robią. Zielone ulgi podatkowe i inne korzyści mogą być również dostępne dla rolników, w zależności od regionu.
Powód 5 - Zwiększenie bioróżnorodności i zmniejszenie śladu węglowego
Naukowcy z Oregon State College odkryli, że obszary pod panelami słonecznymi miały swój własny mikroklimat z 328% większą wydajnością wodną i wyższym poziomem wilgotności gleby przez całe lato. Doprowadziło to do powstania dwukrotnie większej ilości trawy pod modułami PV niż w obszarach niezacienionych. Zaobserwowano również 90% wzrost masy roślinnej w późnym sezonie na obszarach pod panelami fotowoltaicznymi.
W innych przypadkach fotowoltaika rolnicza jest wykorzystywana do tworzenia siedlisk przyciągających owady zapylające, takie jak motyle i pszczoły, lub do pszczelarstwa agrosolarnego. Jest to popularne zastosowanie, w którym zainstalowano już ponad 1 GW takich instalacji.
Wybór odpowiedniego sprzętu dla agrowoltaiki - SolarEdge
Rozwiązania SolarEdge agri-PV z trackerami SolarGik to zoptymalizowane rozwiązania dla rolnictwa o podwójnym zastosowaniu.
Systemy fotowoltaiczne SolarEdge maksymalizują zarówno zbiory, jak i produkcję energii słonecznej dzięki technologii MLPE (Module Level Power Electronics). Technologia MLPE, obsługiwana przez optymalizatory mocy SolarEdge, umożliwia każdemu modułowi niezależne wytwarzanie maksymalnego poziomu energii, niezależnie od orientacji modułu lub zacienienia / zabrudzenia. Jest to klucz do sukcesu w instalacjach rolniczych PV, ponieważ dodatkowa wyprodukowana energia jest często znacząca dla wyniku finansowego projektu.
