Agrovoltaika – praksa postavljanja solarnih instalacija pored poljoprivrednog zemljišta – sve se češće usvaja širom svijeta kao način za uvođenje distribuirane čiste energije bez ugrožavanja korištenja zemljišta.
Prema istraživanju sa Univerziteta Oregon State, kolokacija solarne i poljoprivredne energije mogla bi osigurati 20 posto ukupne proizvodnje električne energije u Sjedinjenim Državama. Prema istraživačima, velika instalacija agrovoltaike mogla bi dovesti do godišnjeg smanjenja emisije ugljičnog dioksida za 330 hiljada tona uz „minimalni“ utjecaj na prinose usjeva.
Prema studiji, područje veličine države Maryland bilo bi potrebno da agrovoltaika pokrije 20 posto proizvodnje električne energije u Sjedinjenim Državama. To je oko 13,000 kvadratnih milja, ili 1 posto trenutne američke poljoprivredne površine. Na globalnom nivou, procjenjuje se da bi 1 posto svih poljoprivrednih površina moglo proizvesti energiju koja je potrebna svijetu ako se pretvori u solarne fotonaponske jedinice.
Postoji mnogo načina za ugradnju agronaponskih panela. Jedna od najčešćih metoda je podizanje objekta kako bi se napravio prostor za poljoprivrednu opremu ili stoku da se slobodno kreću ispod. Još jedan moderan dizajn je orijentacija fotonaponskih panela okomito, ostavljajući široke otvorene prostore između redova panela.
Sjedinjene Države
U Somersetu u Kaliforniji, nemački dizajnirani Sunzaun vertikalni solarni paneli postavljeni su na vinograd. Instalater Sunstall je razvio instalaciju koja se sastoji od 43 modula od 450 W povezanih na mikroinverter i dvije baterije.
Minimalistički dizajn koristio je rupe u okvirima modula za jednostavno pričvršćivanje na dvije gomile, čime je izbjegnuta potreba za teškim sistemom polica. Bifacijalni solarni moduli proizvode energiju na obje strane vertikalno orijentiranog niza.
U tradicionalnim sistemima dizajniranim s horizontalnom orijentacijom, šine koje se koriste za montažu panela na sistem polica obično se izrezuju tako da odgovaraju predviđenoj veličini panela. Ako se veličina panela promijeni nakon što je nabavka svih ostalih komponenti završena, projekt može doživjeti kašnjenja dok se šine redizajniraju kako bi se prilagodile ažuriranoj veličini panela. Sunzaun dizajn omogućava lako prilagođavanje promjeni veličine panela podešavanjem udaljenosti između svakog naslaga. Također je moguće podesiti visinu panela od tla ako je potrebno.
Njemačka
Naučnici sa Univerziteta primijenjenih nauka u Lajpcigu proučavali su potencijalni uticaj masovne implementacije vertikalnih fotonaponskih sistema orijentiranih na zapad-istok na njemačko energetsko tržište. Oni su otkrili da bi ove instalacije mogle imati blagotvoran učinak na stabilizaciju mreže u zemlji, istovremeno omogućavajući veću integraciju s poljoprivrednim aktivnostima od konvencionalnih fotonaponskih postrojenja postavljenih na zemlju.
Naučnici su otkrili da vertikalni fotonaponski sistemi mogu pomjeriti solarne performanse prema satima najveće potražnje za električnom energijom i najvećeg snabdijevanja električnom energijom u zimskim mjesecima, čime se smanjuju ograničenja solarne energije.
„Ako se u model energetskog sistema integriše skladište električne energije od 1 TW snage punjenja i pražnjenja i 1 TWh kapaciteta, efekat se smanjuje na uštedu CO2 do 2.1 Mt/a sa 70 posto vertikalnih modula orijentisanih sa istoka na zapad i 30 posto na jug”, rekli su. „Konačno, iako za neke može izgledati nerealno da postignu stopu od 70 posto vertikalnih elektrana, čak i niža stopa ima blagotvoran utjecaj.”
Japan
U Japanu, Luxor Solar KK, podružnica njemačkog proizvođača modula Luxor Solar, izgradila je vertikalni fotonaponski sistem snage 8.3 kW na parkingu fabrike za preradu pirinča u vlasništvu Eco Rice Niigata.
„Automobili će biti parkirani između vertikalnih sistema“, objasnio je za PV magazin Uwe Liebscher, generalni direktor Luxor Solar KK. “Cilj ovog sistema je da pokaže izdržljivost tokom zime i dodatne energetske performanse zbog refleksije snijega.” Niigata je, s druge strane, poznata po tome što je područje visokog opterećenja snijegom, sa do 2 ili 3 metra snijega zimi.”
Sistem okrenut prema jugu sadrži solarne module Luxor Solar sa heterojunkcijom, kao i sisteme za montažu njemačkog stručnjaka za vertikalnu fotonaponsku tehnologiju Next2Sun i invertore japanskog Omron-a. Vertikalni sklop će snabdijevati strujom fabriku za preradu pirinča koja se nalazi pored sistema. Grad Nagaoka je finansirao projekat sa 2 miliona jena (14,390 dolara).
„Okomita instalacija koristi samo minimalan prostor na poljoprivrednom zemljištu, zadržavajući više od 85 posto svjetlosti koja dopire do usjeva, što osigurava optimalnu ravnotežu između sunčeve energije i poljoprivrede, što je ključno u Japanu,“ objašnjava on. „Ovo nam omogućava da izgradimo agronaponske sisteme na poljoprivrednom zemljištu javnih komunalnih preduzeća, kao što su pšenica, krompir ili pirinač, u velikim razmerama.”
Francuska
U Francuskoj, TotalEnergies i InVivo, specijalista za agrovoltaiku, lansirali su vertikalni agrovoltaički demonstrator snage 111 kW. TotalEnergies je rekao da će pilot instalacija istražiti uticaj solarnih panela na poljoprivredne prinose, kao i biodiverzitet, skladištenje ugljika i kvalitet vode na lokaciji.
“Uvjereni smo da su sinergije razvijene između zelene proizvodnje električne energije, bioplina i poljoprivrede jedan od odgovora koji garantuju našu energetsku i prehrambenu neovisnost,” rekao je Thierry Muller, izvršni direktor TotalEnergies Renouvelables France.
Švedska
Naučnici sa Univerziteta Mälardalen (Švedska) razvili su model računarske dinamike fluida (CFD) koji olakšava analizu mikroklime u vertikalnim fotonaponskim projektima. CFD simulacije se koriste za rješavanje složenih jednačina o protoku čvrstih tvari i plinova kroz i oko tijela, koje se mogu koristiti za analizu mikroklime unutar agrovoltaičkih sistema.
„Modeli agrivoltaičnih (AV) sistema će se često koristiti za dizajn novih AV sistema, kao i za donošenje odluka, jer se mikroklimatske promene mogu analizirati/predvidjeti na osnovu lokacije i rešenja AV sistema,” istraživač Sebastian Zainalli rekao je za pv magazin.w
Studija je uočila smanjenje intenziteta sunčevog zračenja za 38 posto u prizemnim područjima zasjenjenim vertikalnim fotonaponskim modulima.
Ključni principi
Američka nacionalna laboratorija za obnovljivu energiju ponudila je pet principa za uspjeh agrovoltaike, uključujući:
Klima, zemljište i uslovi životne sredine: Uslovi životne sredine mesta moraju biti pogodni i za proizvodnju sunca i za željene useve ili vegetacijski pokrivač.
Konfiguracije, solarne tehnologije i dizajn: Izbor solarne tehnologije, raspored lokacije i druge infrastrukture mogu utjecati na sve, od količine svjetlosti koja dopire do solarnih panela do toga da li traktor, ako je potrebno, može proći ispod panela. “Ova infrastruktura će biti na terenu narednih 25 godina, tako da mora biti urađena kako treba. Uspjeh projekta ovisit će o tome,” kaže James McCall, istraživač NREL-a koji radi na InSPIRE-u.
Odabir usjeva i metode uzgoja, dizajn sjemena i vegetacije i pristupi upravljanju: Agrovoltaički projekti bi trebali odabrati usjeve ili pokrivače koji uspijevaju pod pločama u njihovoj lokalnoj klimi i koji su profitabilni na lokalnim tržištima.
Kompatibilnost i fleksibilnost: Agrovoltaika mora biti dizajnirana na način koji se prilagođava konfliktnim potrebama vlasnika solarnih instalacija, solarnih operatera i farmera ili vlasnika zemljišta kako bi se omogućile efikasne poljoprivredne aktivnosti.
Saradnja i partnerstva: Da bi svaki projekat bio uspješan, komunikacija i razumijevanje među grupama su ključni.