Agrowoltaika, która dąży do maksymalnej synergii między energią fotowoltaiczną a rolnictwem poprzez instalowanie paneli słonecznych na gruntach rolnych, pozycjonuje się jako jeden z punktów odniesienia dla uczynienia sektora, który nie chce pozostać w tyle w walce ze zmianami klimatu, bardziej zrównoważonym. Poniżej omawiamy jego wpływ, a także jego cechy i zalety.
Zmiana klimatu jest największym zagrożeniem dla przyszłości ludzkości. Zużycie paliw kopalnych i działalność związana z sektorem rolniczym są dwoma największymi czynnikami przyczyniającymi się do zmian klimatu, ponieważ emitują gazy cieplarniane, które powodują globalne ocieplenie. Jeśli rozwiązaniem jest energia odnawialna i zrównoważone rolnictwo, to dlaczego nie połączyć tych dwóch elementów? Na tym właśnie polega agrowoltaika.
Czym jest energia agrowoltaiczna?
Agrowoltaika, znana również jako agrofotowoltaika, polega na wykorzystaniu tego samego obszaru ziemi do pozyskiwania zarówno energii słonecznej, jak i produktów rolnych. Innymi słowy, panele słoneczne współistnieją z uprawami na tej samej powierzchni. Technika ta została pierwotnie opracowana przez Adolfa Goetzbergera i Armina Zastrowa w 1981 roku, ale koncepcja ta stała się popularna dopiero w ostatniej dekadzie.
Cień rzucany przez panele na uprawy może wpływać na ich produktywność, ponieważ otrzymują one nieco mniej światła – choć może to być korzystne dla niektórych upraw – ale produkcja energii rekompensuje tę stratę. Według badania opublikowanego przez NatureExternal, gdyby tylko 1% gruntów ornych przeznaczono na produkcję energii słonecznej, możliwe byłoby zrównoważenie światowego zapotrzebowania na energię.
Wykorzystanie energii słonecznej na obszarach rolniczych zachęca również do samokonsumpcji fotowoltaicznej, ponieważ potrzeby energetyczne gospodarstw rolnych można łatwo zaspokoić wytwarzaną energią elektryczną. Agrowoltaika ma również ścisły związek z inteligentnym rolnictwem, które poprawia produktywność dzięki technologiom takim jak sztuczna inteligencja, duże zbiory danych i Internet rzeczy. To z kolei napędza rozwój inteligentnych wiosek.
W 2023 r. Iberdrola wygrała cztery projekty agrowoltaiczne w kraju. Wszystkie koncentrują się na opiece nad rolnictwem i zwierzętami gospodarskimi, oprócz produkcji 12 MW. Kirch będzie dążyć do poprawy dobrostanu zwierząt, podczas gdy projekty Maubec, Lapenche i Solomiac skupią się na poprawie plantacji rolnych.
Jak działa agrowoltaika?
Ogólnie rzecz biorąc, stałe systemy wsporcze są używane do podnoszenia paneli słonecznych około pięciu metrów nad polem uprawnym. Umożliwia to maszynom rolniczym dostęp do upraw znajdujących się poniżej. Panele słoneczne mogą być również instalowane na dachach szklarni. Innym rozwiązaniem jest dynamiczna agrowoltaika, która polega na instalowaniu paneli na podnoszonych kablach – lżejszej alternatywie, którą można łatwo zdemontować – i umożliwia ręczne przesuwanie lub regulowanie paneli w zależności od pory roku i od tego, jak rolnik uprawia różne działki.
Inne instalacje wyposażone są w systemy monitorowania, które pozwalają na ustawienie paneli w taki sposób, aby zmaksymalizować ich wydajność i zapobiec rzucaniu cienia zawsze w tym samym miejscu, dostosowując się w ten sposób do potrzeb roślin. Systemy te wymagają złożonych modeli oprogramowania, które uwzględniają takie czynniki jak fazy wzrostu upraw i pogoda. W przyszłości panele słoneczne zostaną opracowane przy użyciu półprzezroczystych polimerów, które przepuszczają fale światła słonecznego potrzebne do fotosyntezy i pochłaniają resztę w celu wytworzenia energii.
Zalety i wady energii agrowoltaicznej
Jeśli chodzi o środowisko, główną zaletą agrowoltaiki jest zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych z sektora rolniczego. Co więcej, podwójne wykorzystanie gruntów zarówno do celów rolniczych, jak i energetycznych, zmniejsza presję na ekosystemy i bioróżnorodność, które są naruszane podczas rozszerzania obszarów uprawnych.
Badania szacują, że energia elektryczna generowana przez panele słoneczne zwiększa wartość ekonomiczną gospodarstw agroturystycznych o ponad 30%, ponieważ poprawia wydajność użytkowania gruntów i plony, jak widać na infografice. Jest to szczególnie prawdziwe w cieplejszych obszarach, gdzie cień może chronić uprawy poprzez obniżenie temperatury i zapobieganie nadmiernemu parowaniu.
Jak już wspomnieliśmy, główne wady tego źródła energii wynikają z cienia rzucanego przez panele, ponieważ może to w różnym stopniu wpływać na wydajność upraw, zmuszając do wyboru bardziej odpornych roślin i ograniczając te, które są bardziej zależne od światła słonecznego. Ogranicza to również szerokości geograficzne, w których agrowoltaika działa najlepiej, ponieważ w chłodniejszych obszarach, gdzie poziomy natężenia światła słonecznego zmieniają się w ciągu roku, rentowność może ucierpieć. Innymi kwestiami, które należy wziąć pod uwagę, są wysokie początkowe nakłady inwestycyjne – choć mogą one spaść wraz z rozwojem agrowiatraków – oraz wpływ na krajobraz.
Zastosowania agrowoltaiki
Agrowoltaika ma wiele różnych zastosowań w zależności od środowiska i przeznaczenia instalacji. Poniżej przedstawiamy niektóre z nich:
- Produkcja energii elektrycznej i uprawy – Panele słoneczne dzielą ten sam teren co owoce, warzywa i zboża, które chronią przed zjawiskami atmosferycznymi. Jest to najbardziej powszechna metoda.
- Produkcja energii elektrycznej i wypas – Na gruntach nienadających się do uprawy lub tam, gdzie klimat jest mniej odpowiedni do uprawy roślin, ziemia pod panelami słonecznymi może być wykorzystywana do wypasu zwierząt.
- Produkcja energii elektrycznej, słodka woda i uprawy – Zastosowanie trzy w jednym odpowiednie dla obszarów przybrzeżnych. Wytworzona energia elektryczna jest wykorzystywana do zasilania zakładu odsalania, który produkuje wodę do upraw i spożycia przez ludzi.