AGRIVOLTAICS
Agrivoltaics permite utilizarea simultană a terenurilor atât pentru agricultură, cât și pentru fotovoltaice în generarea de energie electrică. Culturile, pășunatul animalelor și electricitatea pot fi realizate pe același teren. Alți termeni utilizați în mod obișnuit ca sinonime includ agrofotovoltaica, agrovoltaice, agrosolar, sau solare cu dublă utilizare. Sistemele agrovoltaice pot fi clasificate în mai multe moduri. O metodă de clasificare se bazează pe aplicare – cum ar fi cultura + pv solar sau efectivele de animale + pv solar.
O altă metodă de clasificare se bazează pe tipul de sistem utilizat: deschis sau închis. Un exemplu de sisteme agrovoltaice închise este o seră solară fotovoltaică, unde modulele fotovoltaice sunt plasate pe acoperiș. În schimb, sistemele deschise sunt plasate într-o zonă deschisă între sau deasupra animalelor sau culturilor.
Sistemele de agrivoltaică a culturilor pot fi clasificate în continuare în funcție de tipul de activitate agricolă:
1. Producția culturilor de câmp: se referă la producția culturilor tipice de câmp inclusiv grâu, cartofi, orez etc. Aceste culturi sunt anuale și în majoritatea țărilor sunt foarte mecanizate.
2. Livada / horticultura: Fructe (cum ar fi mere, pere, fructe de pădure, struguri),legumele sau arborii/arbuștii care produc nuci care în genral, sunt plantați pe rânduri. Aceste culturi necesită deja o anumită protecție împotriva vremii extreme.
Agrivoltaica se aplică, de asemenea, serelor în care pot fi utilizate module semitransparente pe post de acoperiș pentru a expune plantele la o anumită parte a energiei solare spectru pentru a îmbunătăți randamentul. Utilizarea panourilor solare ca “acoperiș” peste plante protejează culturile de vremea aspră, cum ar fi zăpada sau grindina și previne evapotranspirarea în exces, reducând cerințele de irigare în acest proces.
Modulele fotovoltaice care oferă adăpost și umbră pentru animale sunt, de asemenea, considerate agrivoltaics.
În cazul animalelor, cum ar fi oile, umbra oferită de panourile solare ridicate poate fi benefică și poate reduce cantitatea de apă de care au nevoie ovinele.
O altă aplicație agrovoltaică implică protejarea suprafețelor de pășunat și a terenurilor agricole prin utilizarea panouri solare ca garduri. Sisteme cu rază închisă de acțiune voltaică, un alt concept, se referă la zona “închisă” în care sunt amplasate animalele, acționând ca un înlocuitor pentru gardurile agricole. Un sistem bifacial vertical poate fi utilizat pentru această aplicație.
Agrivoltaics cu zmeură
Agrivoltaics cu efect de seră
Agrivoltaics care oferă adăpost animalelor
Gard format din modul solar bifacial pentru incinta animalelor
Agrivoltaics pentru creșterea hameiului
Agrivoltaics fermă pentru a atrage polenizatori, cum ar fi albine și fluturi
BENEFICII
Piața globală de agrivoltaică este de așteptat să crească în următorii ani ca urmare a creșterii populației globale, a eforturilor de decarbonizare, a disponibilității limitate a terenurilor pentru cultivare, împreună cu creșterea cererii de energie. Agrivoltaics încurajează autoconsumul fotovoltaic, deoarece nevoile energetice ale fermelor pot fi ușor satisfăcute cu energia electrică generată. Agrivoltaics are, de asemenea, legături strânse cu agricultura de precizie, care îmbunătățește productivitatea prin utilizarea unor tehnologii precum inteligența artificială, senzorii și tehnologiile de monitorizare a randamentului. Alte beneficii includ crearea de fluxuri cu venituri duble, adecvarea ridicată pentru zonele cu constrângeri legate de utilizarea terenurilor, crearea unui microclimat benefic și o potențială reducere a costurilor de exploatare și întreținere.
Fluxuri cu venituri duble pentru fermieri
Sistemele agrovoltaice permit fermierilor să continue utilizarea terenurilor de sub panouri fie pentru pășunatul animalelor, fie pentru cultivarea unei varietăți de plante, generând în același timp energie electrică. Ca atare, aceste sisteme produc un flux dublu de venituri. Agrivoltaics a fost folosit pentru fructe de pădure, struguri și culturi de livadă, cum ar fi merele.
Creează microclimat benefic
Beneficiile agrivoltaice includ prezența umbrei, reducerea daunelor cauzate de căldură asupra culturilor și creșterea disponibilității apei pentru culturi prin captarea umidității ceții. Mai multe studii de cercetare au arătat că, co-amplasarea plantelor sub panourile solare creează un microclimat benefic atât pentru modulele solare, cât și pentru culturi. Cercetătorii au descoperit că pv solar poate crea un mediu mai rece îmbunătățind performanța panoului, în timp ce umbra crescută poate îmbunătăți eficiența utilizării apei, conținutul de umiditate a solului și randamentul culturilor. Umbra de la panourile solare poate oferi, de asemenea, protecție împotriva soarelui și a căldurii atât pentru lucrătorii agricoli, precum și pentru animale și protejează culturile împotriva fenomenelor meteorologice extreme, cum ar fi furtunile de grindină.
Utilizarea terenurilor constrânsă de guverne și autorități locale
Dubla utilizare a terenurilor atât pentru energia solară, cât și pentru agricultură este potrivită pentru zonele în care utilizarea terenurilor este limitată de guverne și de autoritățile locale
Costuri reduse de operare și întreținere
Există și alte beneficii agricole potențiale de nivel inferior, cum ar fi costurile mai mici de exploatare și întreținere pentru energia solară, reduse prin utilizarea terenurilor atât pentru proiectele de energie solară, cât și pentru pășunatul animalelor. Pășunatul animalelor, cum ar fi oile, s-a dovedit a fi eficient în reducerea nevoii de cosire a vegetației și în utilizarea pesticidelor pentru a întreține vegetația afectată de razele puternice ale soarelui.
Îmbunătățirea randamentelor culturilor și a calității culturilor
Sistemele agrivoltaice pot îmbunătăți randamentul culturilor și calitatea culturilor prin optimizarea umbririi și reducerea evapotranspirării plantelor, prin inovații în module și trackere semitransparente.
Potențialul de încărcare a vehiculelor electrice rurale
Agrivoltaics reprezintă o oportunitate de îmbunătățire a infrastructurii de încărcare a vehiculelor electrice în zonele rurale.
Tehnologii agrivoltaice
În prezent, tehnologia pentru agrivoltaice este aceeași ca și pentru sistemele solare tradiționale montate la sol. Cu toate acestea, cerințele privind componentele tehnice și suporturile trebuie reconfigurate pentru aplicarea agrovoltaică. În mod fundamental, toate tipurile de module solare pot fi utilizate în sistemele agrovoltaice. Modulele cu celule solare din siliciu pe bază de wafer reprezintă aproximativ 95% din piața globală fotovoltaică. Cu toate acestea, există eforturi în curs de desfășurare pentru a proiecta module specifice agrivoltaics.
Inteligență artificială și software
Unele sisteme de monitorizare utilizează inteligența artificială (AI) pentru a controla înclinarea panourilor solare pentru a proteja culturile. Aceste sisteme necesită modele software complexe care preiau factori precum fazele de creștere a culturilor și condițiile meteorologice.
Materiale – Polimeri transparenți
Panourile solare pot fi dezvoltate folosind polimeri transparenți care permit ca lungimile de undă de lumină solară necesare pentru fotosinteză să treacă prin ele. Modulele semitransparente sunt disponibile comercial.
Structuri de montaj și modele optimizate pentru agrivoltaică
Tipul de structură de montare trebuie adaptat la aplicația agricolă specifică
și nevoile sale respective. Modulele fotovoltaice Agrivoltaics sunt de obicei instalate la o înălțime mai mare decât sistemele solare tradiționale. În plus, pentru a asigura faptul că instalațiile obțin suficientă lumină și precipitații, spațierea dintre rândurile modulelor este de obicei mai mare în comparație cu sistemele fotovoltaice convenționale montate la sol. Sistemul trebuie să fie proiectat cu atenție pentru a se asigura faptul că nu se amestecă cu activități agricole, cum ar fi recoltarea culturilor.
Modele tracker optimizate pentru agrivoltaics
Mai multe companii au dezvoltat noi sisteme de urmărire special pentru agrivoltaics, inclusiv:
- 1. Rackin solar suspendat
- 2. Rafturi solare / montare pentru integrarea cu efect de seră
- 3. Integrarea solară cu structurile de hrănire a animalelor
Agrivoltaics în întreaga lume
Datele grupului german de cercetare Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE) arată că agrivoltaica instalată a crescut în capacitate de la 5 MW în 2012 la aproximativ 2,9 GW în 2018 și la peste 14 GW în 2021, cu programe naționale de finanțare în Japonia, China, Franța, Statele Unite și Coreea de Sud. Raportul, “Agrivoltaics: Opportunities for Agriculture and the Energy Transition—A Guideline for Germany”, estimează că capacitatea totală instalată de agrivoltaică la nivel global a crescut până la peste 2,8 GW în 2020, de la aproximativ 5 MW în 2012. Cea mai mare parte este în China, cu o capacitate de aproximativ 1,9 GW începând cu 2020. În 2021, Fraunhofer ISE a raportat că capacitatea instalată a fost de 14 GW, comparativ cu 1 TW de capacitate solară instalată la nivel mondial.86 Fraunhofer ISE a raportat că China a avut cea mai mare pondere în 2021, cu o capacitate instalată a sistemului cu 1.900 MW, din care 1.900 MW, din care capacitatea fotovoltaică de 700 MW este instalată peste fructele goji cultivate la marginea deșertului Gobi. Agrivoltaica este bine cunoscută în țările europene și asiatice. Cea mai notabilă este Japonia, unde aproape 2.000 de instalații agricole generează în prezent peste 200 MW de energie electrică și asigură acoperirea a peste 120 de tipuri de culturi.
