Širitev sončne energije v Španiji in večjem delu Evrope je sprožila veliko dilemo: Kako nadaljevati z nameščanjem fotovoltaičnih panelov, ne da bi pri tem uničili kmetijska zemljiščaNa ozemljih z obilico razpoložljive zemlje, kot je to v velikih državah zunaj EU, je konfliktov manj, v kmetijski državi z omejeno površino, kot je Španija, pa šteje vsak hektar.
V zadnjih letih je agrovoltaika postopoma postala tema razprav v tehničnih razpravah, industrijskih konferencah in programih javne pomoči, kot je npr. realističen način usklajevanja kmetijstva in fotovoltaikeK temu trendu prispevajo tudi nove tehnologije polprozornih plošč in posebne zasnove za pridelke, ki si prizadevajo zmanjšati senčenje, ne da bi pri tem žrtvovali konkurenčno proizvodnjo električne energije.
Kaj je agrovoltaika in zakaj je tako zanimiva za špansko podeželje?
Ko govorimo o agrovoltaiki, mislimo na sisteme, ki Združujejo kmetijsko dejavnost in proizvodnjo sončne energije na isti površini v sončne elektrarneNe gre le za postavitev panelov na vrh zemlje, temveč za načrtovanje struktur, gostote in vrst panelov, ki rastlini omogočajo, da prejme svetlobo, vodo in prezračevanje, ki jih potrebuje za normalno ali celo boljšo proizvodnjo.
V kontekstu vse bolj zahtevnih podnebnih ciljev – Evropska unija si prizadeva, da bi znaten del svoje električne energije prihajal iz obnovljivih virov energije, da bi do sredine stoletja dosegla ogljično nevtralnost – je fotovoltaika postala osrednji element. Močan padec cen panelov, ki ga je v veliki meri povzročila azijska prekomerna proizvodnja, je olajšal njihovo široko uporabo, a hkrati okrepil pritisk na kmetijska, živinorejska in gozdna zemljišča.
Zato se agrovoltaika začenja obravnavati kot nekakšno "stičišče" med dvema svetovoma, ki sta bila do nedavnega zaznana kot v konfliktu: prehranska varnost in energetski prehodIzkušnje v Španiji kažejo, da lahko namestitev panelov, če je dobro zasnovana, zaščiti pridelke pred prekomernim sevanjem, pomaga prihraniti vodo in kmetom zagotoviti dodaten vir dohodka.
Poleg tega se ta tehnologija v regijah z naraščajočim pomanjkanjem vode in pogostejšimi vročinskimi valovi ceni kot orodje za prilagajanje podnebnim spremembamonkraj svoje vloge pri zmanjševanju emisij.
Glavni tehnični izziv: senca na pridelkih
Glavna ovira za konvencionalne fotovoltaične sisteme na terenu je lahko razumljiva: Plošče mečejo senco in vse rastline je ne prenašajo enako.Če rastlina prejme manj sevanja, kot ga potrebuje, se njena sposobnost fotosinteze zmanjša in s tem se zmanjša tudi njen produktivni pridelek.
Prvi poskusi kmetijske napetosti so se osredotočili na prilagajanje višine, razmika in nagiba panelov za ustvarjanje delne sence, pa tudi na izbiro poljščin, ki so relativno odporne na filtrirane svetlobne pogoje. Poleg tega so se začeli testirati dvostranski paneli, ki so sposobni izkoristiti svetlobo, ki se odbija od tal, čeprav to ni povsem rešilo dileme med proizvodnja sončne energije in dostop do svetlobe za pridelek.
Ključno je najti uravnoteženje kjer imajo rastline dovolj svetlobe za fotosintezo, medtem ko fotovoltaični sistem ohranja razumno donosnost naložbe. Tukaj pride v poštev razvoj specifičnih materialov in zasnov, kot so polprozorne ali valovno selektivne plošče.
Več študij se strinja glede referenčnega praga: Večina poljščin potrebuje približno 60 % koristne prepustnosti svetlobe da ohrani normalno delovanje. Pod to vrednostjo se izgube delovanja močno povečajo; nad njo je bolj obetavna integracija s fotovoltaiko.
Predlog Univerze v Jaénu: polprozorne plošče RearCPVbif
V tem kontekstu je ekipa iz Univerza Jaén je predstavil rešitev, ki poskuša odpraviti težavo že pri sami zasnovi panela. Njihov predlog temelji na novi generaciji polprozornih fotonapetostnih modulov, ki so sposobni proizvajajo elektriko, hkrati pa omogočajo prehod potrebne svetlobe za pridelke.
Študija, objavljena na znanstveni platformi Science Direct, analizira tehnologijo z dveh temeljnih parametrov: povprečna prepustnost vidnega polja in povprečna fotosintetska prepustnostV praksi ti kazalniki merijo, kolikšen odstotek sevanja, koristnega za rastline, doseže drugo stran panela, potem ko preide skozi material in sončne celice.
Predstavljena inovacija je utelešena v sistemu, imenovanem RearCPVbif (zadnji koncentrator fotovoltaike dvostranski)Ta tehnologija spada v družino STPV-jev (polprozornih fotonapetostnih panelov), vendar s svojim edinstvenim pristopom. Za razliko od drugih rešitev, ki preprosto ustvarjajo vrzeli ali zmanjšujejo gostoto celic, ta tehnologija integrira optični koncentratorji na zadnji strani modula.
Preprosto povedano, svetloba, ki ni neposredno usmerjena na sprednjo stran plošče, se preusmeri na zadnjo stran dvostranskih celic, kar poveča proizvodnjo električne energije brez ogrožanja preglednosti. Raziskovalci poudarjajo, da je njihova zasnova Dosega približno 60 % optične prosojnosti., vrednost, ki je združljiva s fotosinteznim ciklom večine vrtnarskih poljščin.
Preglednost, učinkovitost in temperatura: občutljivo ravnovesje
Raziskovalna linija Univerze v Jaénu se razlikuje od drugih "transparentnih" pristopov, ki jih je industrija ocenila v zadnjih letih. Po eni strani obstajajo paneli, ki niso selektivni glede valovnih dolžin in Absorbirajo velik del sončnega spektra. Zmanjšajo barvo materiala ali pa med celicami vstavijo vrzeli, da povečajo prosojnost. Težava je v tem, da ta prosojnost pogosto ni zadostna za pridelke.
Na drugi skrajnosti so selektivne skupine, ki Prednostno absorbirajo ultravijolično in bližnje infrardeče sevanjeTo omogoča prehod večjega deleža vidne svetlobe, kar rastline najbolj potrebujejo. Tovrstne rešitve ponujajo primernejšo osnovo za agrovoltaiko, čeprav je njihova industrijska uporaba še v fazi razvoja.
Predlog RearCPVbif temelji prav na tej selektivni logiki, vendar dodaja uporabo zadnjih optičnih koncentratorjev za maksimiranje razpoložljive energije, ne da bi pri tem zatemnili okolje poljščin. Po besedah ekipe, ki jo vodita raziskovalca Álvaro Varela-Albacete in Eduardo Fernández, Trenutna tehnologija STPV je premalo izkoriščena in v kombinaciji s to vrsto koncentratorja se lahko v kmetijstvu obnese veliko bolje.
Drug vidik, ki so ga avtorji skrbno upoštevali, je toplotno obnašanje sistema. Ena od pogostih skrbi pri nameščanju fotovoltaičnih streh nad pridelki je tveganje za nastanek neželen učinek tople gredespreminjanje mikroklime pod ploščami. V izvedenih testih je temperatura celice ostala pod 70 °C, kar je pomembna referenčna točka za preprečevanje negativnih vplivov na neposredno okolje.
Te vrste temperaturnih omejitev prispevajo k delovanju agrovoltaičnih struktur. ne postanejo strehe, ki zadržujejo toploto pretirano, kar je še posebej občutljivo na območjih, ki so že vroča in imajo malo vode.
Iz laboratorija na teren: testi na resničnih pridelkih in poudarek na intenzivnem vrtnarstvu
Ena od prednosti tega razvoja je, da To je že vzbudilo zanimanje podjetij in organizacij v sektorju.Raziskovalci so potrdili stike z različnimi subjekti, da bi pospešili tako industrijsko skaliranje modulov kot njihovo integracijo v resnične operacije.
Načrt zdaj vključuje poskusne kampanje pri komercialnih pridelkih, kjer se ne bo ocenjevala le proizvodnja električne energije, temveč tudi ključni agronomski parametri: pridelek, kakovost pridelka, potrebe po namakanju, temperatura in vlaga tal, med drugim. Cilj je pridobiti trdne podatke, ki bodo omogočili prilagoditi zasnovo specifičnim potrebam posameznega pridelka in regije.
Regije, kot so AlmeríaTa območja, za katera je značilno intenzivno vrtnarstvo v rastlinjakih in vse večja uporaba fotovoltaike, se kažejo kot idealni scenariji za tovrstno tehnologijo. Tam sobivanje velikih površin kmetijske plastike in sončnih polj odpira vrata hibridnim modelom, pri katerih lahko deli streh ali konstrukcij izpolnjujejo dvojno funkcijo.
Če bodo poskusi potrdili predhodne rezultate, bi lahko agrovoltaika s polprozornimi paneli postala odločilno orodje za Tako imenovano "morje plastike" sobiva s pravim "morjem plošč"ne da bi pri tem ogrozili vrtnarsko pridelavo.
Izkušnje in podatki v Španiji: od Murcije do vinogradov in oljčnih nasadov
Poleg raziskav materialov Španija začenja kopičiti Terenske izkušnje, ki dokazujejo, da agrovoltaika lahko deluje v resničnih pogojih. Ena od regij, kjer je dosežen največji napredek, je regija Murcia z visoko tehnološko razvitim kmetijstvom in več kot 3.300 sončnimi urami na leto.
Na Univerzi v Murciji in v različnih raziskovalnih centrih so bili predstavljeni rezultati, ki kažejo tako na agronomske kot gospodarske koristi. Španska fotovoltaična zveza (UNEF) je na specializiranih konferencah združila raziskovalce, vladne agencije in podjetja, da bi analizirala, kako ti modeli delujejo. Kmetu zagotavljajo dodaten dohodek. ne da bi ga prisilili, da opusti svojo glavno dejavnost.
Poskusi, izvedeni na sušnih posevkih, pa tudi v vinogradih in oljčnih nasadih, kažejo, da lahko strateška postavitev panelov zmanjšajte evapotranspiracijo do 30 %za boljši nadzor izgube vode iz tal in zaščito pridelkov pred epizodami ekstremne vročine. Vse to brez zmanjšanja ali celo izboljšanja pridelkov v določenih podnebnih stresnih pogojih.
V pilotnih vinogradih so bili na primer paneli vgrajeni brez vpliva na pridelavo grozdja ali kakovost vina, hkrati pa so dosegli večje zadrževanje vlage v tlehV oljčnih nasadih nekatere študije poročajo o povečanju proizvodnje za približno 5 %, poleg tega pa se pridelek bolje odziva na neugodne vremenske razmere, kar je ključnega pomena za regije, ki so močno odvisne od oljčnih nasadov.
Vzporedno s tem centralna uprava dela na posebnih merilih, s katerimi zagotavlja, da pri teh projektih Kmetijska dejavnost ostaja prednostna naloga in združljiva s SKPTa pravna varnost je bistvenega pomena za spodbujanje zadrug in posameznih kmetov k vlaganju v agrovoltaične rešitve, ne da bi se bali izgube evropske pomoči.
Murcia kot laboratorij: agrovoltaični projekti v rastlinjakih in na poskusnih parcelah
Regionalna vlada Murcije je naredila še korak dlje, ko je izrecno spodbujala Agrovoltaična energija kot orodje za optimizacijo rabe kmetijskih zemljiščMinistrstvo za okolje, univerze, raziskave in Mar Menor je poudarilo potencial te tehnologije v skupnosti z visokim sončnim sevanjem in visoko razvitim namakanim kmetijstvom.
Murcijski inštitut za kmetijske in okoljske raziskave in razvoj (IMIDA) koordinira več pionirskih projektov. Eden od njih, ki se nahaja v La Alberci, se osredotoča na rastlinjakarsko vrtnarstvoPrvi rezultati kažejo na povečanje pridelka, ki se po poskusih giblje med 20 % in 60 %, odvisno od pridelka in zasnove objekta.
Plošče ne zagotavljajo le energije za delovanje, ampak tudi Zmanjšujejo toplotni in sevalni stres na rastline.To odpira vrata za uvedbo poljščin, ki jih je bilo prej težko gojiti v polsušnih podnebjih. Delna senca pomaga ublažiti temperaturne sunke in bolje izkoristiti razpoložljivo vodo.
Drug pomemben projekt je tisti z imenom ČS Agrovoltaica, nameščen v kmetijskem demonstracijskem in prenosnem centru El Mirador (CDTA) v San Javierju. Gre za eksperimentalno infrastrukturo z močjo približno 36 kilovatov, ki združuje sončni sledilniki, neprozorni moduli in polprozorne plošče, skupaj z nadzornim območjem brez fotovoltaične elektrarne.
Ta konfiguracija omogoča podrobno spremljanje okoljskih in proizvodnih parametrov ter primerjavo vpliva višine, orientacije, vrste panela in gostote strukture na mikroklimo in uspešnost pridelka. Ustvarjeni podatki služijo kot referenca za oblikovati ponovljive sisteme za druge kmetije v Murciji in regijah s podobnimi pogoji.
Institucionalna podpora in javna pomoč za agrovoltaične projekte
Uporaba agrovoltaike v Španiji ni mogoče pojasniti zgolj s tehničnim ali agronomskim interesom: Javna pomoč igra pomembno vlogo za pospešitev naložb in zmanjšanje tveganja za kmete. Inštitut za diverzifikacijo in varčevanje z energijo (IDAE) je objavil več posebnih razpisov za inovativne projekte obnovljivih virov energije.
V eni od najnovejših linij financiranja, namenjenih inovativnim obnovljivim virom energije, je IDAE dodelil 148,5 milijona evrov za 199 projektovMnogi od teh projektov so povezani z agrovoltaičnimi rešitvami s shranjevanjem energije. Od tega je približno 77,1 milijona evrov skoncentriranih v 62 projektih, ki so neposredno povezani s kmetijskimi gospodarstvi, ki gojijo drevesa in vrtnarske pridelke.
Vzporedno je bilo skupini 73 pobud, ki združujejo več kot 87 milijonov evrov, dodeljenih agrovoltaika in plavajoča fotovoltaikaZ nameščeno zmogljivostjo, ki presega 160 MWp, in več kot 180 MWh pripadajočega skladiščenja, so te naložbe, ki so v veliki meri financirane iz sredstev Evropskega načrta za okrevanje, namenjene dokazovanju tehnične in ekonomske izvedljivosti hibridnih modelov rabe zemljišč in vode.
Kmetijske zadruge poudarjajo, da lahko agrovoltaika deluje kot dodatek k dohodku za kmete z nižjimi dohodki ali nizkimi pokojninamiVelja spomniti, da je fotovoltaika že v poznih 2000-ih igrala stabilizacijsko vlogo za številne strokovnjake. Zdaj pa so te rešitve zaradi nestanovitnih cen energije in podnebnih pritiskov ponovno privlačne.
Ministrstvo za ekološki prehod in demografske izzive (MITECO) vztraja, da je treba uvedbo izvesti tako, da se zagotovi prednost kmetijske dejavnosti in zagotavljanje regulativne skladnosti s SKPTo področje dela, skupaj z razvojem nacionalnih zemljevidov pobud in tehničnih vodnikov, si prizadeva zagotoviti gotovost tistim, ki razmišljajo o prehodu na agrovoltaiko.
Merljive koristi: voda, mikroklima in novi modeli podeželskega gospodarstva
Podatki iz poskusov v Španiji in drugih primerljivih okoljih kažejo na številne ponavljajoče se prednosti. Ena najpogosteje omenjenih je izboljšano upravljanje z vodoDelna senca, ki jo ustvarjajo paneli, zmanjšuje evapotranspiracijo in s tem količino vode, ki jo rastline izgubijo zaradi toplote in sevanja.
V namakalnih sistemih plavajoče fotovoltaične elektrarne, nameščene na splavih, ponujajo tudi dodatne prednosti: z delnim prekrivanjem površine, Zmanjšuje izhlapevanje in pomaga nadzorovati rast alg.To so pogoste težave v toplih podnebjih. Hkrati energija, proizvedena na kraju samem, omogoča elektrifikacijo črpalk in učinkovitejše namakalne sisteme.
S podnebnega vidika kombinacija sence in prezračevanja pod fotovoltaičnimi strukturami prispeva k za lajšanje ekstremnih vročinskih valovTo je še posebej pomembno v scenariju vse daljših in sušnejših poletij. Pri nekaterih poljščinah so raziskovalci opazili manjšo pojavnost toplotnega stresa in stabilnejšo rast med vročinskimi valovi.
Vse to se odraža v gospodarskih priložnostih za podeželje. Agrovoltaika ne proizvaja le električne energije, ki jo je mogoče uporabiti za lastno porabo ali prodati v omrežje, temveč tudi Odpira vrata novim poslovnim modelom in sodelovanju med kmeti in energetskimi podjetji.Na območjih, ki jim grozi opustitev kmetijstva, se tovrstni projekti obravnavajo kot način za ohranjanje aktivnosti in zaposlitve.
Izvršni direktor UNEF je vztrajal, da »ni dihotomije med kmetijstvom in fotovoltaiko«, če je raba zemljišč pravilno načrtovana, in opozoril, da bo večina kmetijskih zemljišč še naprej namenjena izključno proizvodnji hrane. Izziv je po njegovem mnenju v tem, kako kar najbolje izkoristiti ta majhen odstotek, namenjen agrovoltaiki. služijo kot primer sobivanja obeh rab.
Razvoj agrovoltaike v Španiji in drugih evropskih državah začenja dokazovati, da izbira med sončnimi paneli in pridelki ni neizogibna: s tehnologijami, kot so polprozorne plošče RearCPVbif, dobro zasnovanimi agronomskimi poskusi ter okvirom pomoči in predpisov, ki dajejo prednost kmetijski dejavnosti, je to mogoče. proizvajati čisto energijo in hrano na istem zemljišču, izboljšati odpornost na podnebne spremembe in ponuditi nov vir dohodka za podeželje ne da bi pri tem žrtvoval svojo bistveno funkcijo v prehranjevalni verigi.
