Agrovoltaika – praxe umisťování solárních zařízení vedle zemědělské půdy – je ve světě stále častěji přijímána jako způsob, jak zavést distribuovanou čistou energii bez kompromisů ve využívání půdy.
Podle výzkumu Oregonské státní univerzity by společné umístění solární a zemědělské energie mohlo zajistit 20 procent celkové výroby elektřiny ve Spojených státech. Podle výzkumníků by rozsáhlá instalace agrovoltaiky mohla vést k ročnímu snížení emisí oxidu uhličitého o 330 tisíc tun s „minimálním“ dopadem na výnosy plodin.
Podle studie by bylo potřeba území o velikosti státu Maryland, aby agrovoltaika pokryla 20 procent výroby elektřiny ve Spojených státech. To je asi 13,000 1 čtverečních mil, neboli 1 procento současné zemědělské výměry v USA. V celosvětovém měřítku se odhaduje, že XNUMX procento veškeré zemědělské půdy by mohlo vyrábět energii, kterou svět potřebuje, pokud by se přeměnila na solární fotovoltaiku.
Existuje mnoho způsobů, jak instalovat agrovoltaické panely. Jednou z nejběžnějších metod je zvednout zařízení, aby se pod ním mohlo volně pohybovat zemědělské vybavení nebo dobytek. Dalším módním návrhem je orientace fotovoltaických panelů svisle, přičemž mezi řadami panelů zůstávají široké volné prostory.
United States
V Somersetu v Kalifornii byly na vinici instalovány vertikální solární panely Sunzaun německého designu. Instalační technik Sunstall vyvinul instalaci sestávající z 43 modulů 450 W připojených k mikroinvertoru a dvou baterií.
Minimalistický design využil otvory v rámech modulů k jednoduchému připevnění ke dvěma hromadám, čímž se vyhlo nutnosti těžkého regálového systému. Bifaciální solární moduly produkují energii na obou stranách vertikálně orientovaného pole.
V tradičních systémech navržených s horizontální orientací jsou kolejnice používané k montáži panelů na regálový systém obvykle řezány tak, aby odpovídaly zamýšlené velikosti panelu. Pokud se velikost panelu změní po dokončení nákupu všech ostatních komponent, projekt může zaznamenat zpoždění, zatímco jsou kolejnice přepracovány tak, aby vyhovovaly aktualizované velikosti panelu. Design Sunzaun umožňuje snadno se přizpůsobit změně velikosti panelu úpravou vzdálenosti mezi jednotlivými stohy. V případě potřeby je také možné upravit výšku panelů od země.
Německo
Vědci z Lipské univerzity aplikovaných věd studovali potenciální dopad masivního nasazení západo-východně orientovaných vertikálních fotovoltaických systémů na německý energetický trh. Zjistili, že tato zařízení by mohla mít příznivý vliv na stabilizaci sítě země a zároveň by umožnila větší integraci se zemědělskými činnostmi než běžné pozemní fotovoltaické elektrárny.
Vědci zjistili, že vertikální fotovoltaické systémy mohou posunout solární výkon směrem k hodinám nejvyšší poptávky po elektřině a největší dodávky elektřiny v zimních měsících, čímž se sníží omezení slunečního záření.
„Pokud je do modelu energetického systému integrován zásobník elektřiny o kapacitě 1 TW nabíjecího a vybíjecího výkonu a 1 TWh kapacity, efekt se sníží na úsporu CO2 až 2.1 Mt/rok se 70 procenty vertikálních modulů orientovaných z východu. na západ a 30 procent nakloněných na jih,“ uvedli. "A konečně, i když se pro některé může zdát nereálné dosáhnout 70 procent vertikálních elektráren, i nižší sazba má příznivý dopad."
Japonsko
V Japonsku společnost Luxor Solar KK, dceřiná společnost německého výrobce modulů Luxor Solar, postavila vertikální fotovoltaický systém o výkonu 8.3 kW na parkovišti továrny na zpracování rýže, kterou vlastní Eco Rice Niigata.
„Auta budou zaparkována mezi vertikálními systémy“,“ vysvětlil magazínu PV Uwe Liebscher, výkonný ředitel společnosti Luxor Solar KK. "Cílem tohoto systému je ukázat odolnost během zimy a dodatečný energetický výkon díky odrazu sněhu." Niigata je na druhé straně známá tím, že je oblastí s vysokým sněhem, v zimě s 2 až 3 metry sněhu.
Jižně orientovaný systém obsahuje vlastní heterojunkční solární moduly Luxor Solar a také montážní systémy od německého specialisty na vertikální fotovoltaiku Next2Sun a invertory od japonské společnosti Omron. Vertikální sestava bude dodávat elektřinu do továrny na zpracování rýže, která se nachází vedle systému. Město Nagaoka financovalo projekt 2 miliony jenů (14,390 XNUMX $).
„Vertikální instalace využívá pouze minimální prostor zemědělské půdy a přitom zachovává více než 85 procent světla, které se dostane k plodinám, což zajišťuje optimální rovnováhu mezi solární energií a zemědělstvím, což je v Japonsku něco zásadního,“ vysvětluje. "To nám umožňuje budovat agrovoltaické systémy na veřejně prospěšné zemědělské půdě, jako je pšenice, brambory nebo rýže, ve velkém."
Francie
Ve Francii TotalEnergies a InVivo, specialista na agrovoltaiku, uvedly na trh vertikální agrovoltaický demonstrátor o výkonu 111 kW. TotalEnergies uvedl, že pilotní instalace bude zkoumat dopad solárních panelů na zemědělský výnos, stejně jako biologickou rozmanitost, ukládání uhlíku a kvalitu vody v místě.
„Jsme přesvědčeni, že synergie vyvinuté mezi výrobou zelené elektřiny, bioplynem a zemědělstvím jsou jednou z odpovědí, která zaručí naši energetickou a potravinovou nezávislost,“ řekl Thierry Muller, generální ředitel TotalEnergies Renouvelables France.
Švédsko
Vědci z University of Mälardalen (Švédsko) vyvinuli model výpočetní dynamiky tekutin (CFD), který usnadňuje analýzu mikroklimat ve vertikálních fotovoltaických projektech. CFD simulace se používají k řešení složitých rovnic o proudění pevných látek a plynů skrz tělesa a kolem nich, které lze použít k analýze mikroklimat v agrovoltaických systémech.
„Modely agrovoltaických (AV) systémů budou často využívány pro navrhování nových AV systémů i pro rozhodování, protože mikroklimatické změny lze analyzovat/předvídat na základě umístění a řešení AV systému,“ výzkumník Sebastian Zainalli řekl magazínu pv.w
Studie pozorovala 38procentní pokles intenzity slunečního záření v přízemních oblastech zastíněných vertikálními fotovoltaickými moduly.
Klíčové principy
Americká National Renewable Energy Laboratory nabídla pět principů pro úspěch agrovoltaiky, včetně:
Klimatické, půdní a environmentální podmínky: Environmentální podmínky místa musí být vhodné jak pro solární energii, tak pro požadované plodiny nebo vegetační kryt.
Konfigurace, solární technologie a návrhy: Volba solární technologie, uspořádání místa a další infrastruktury mohou ovlivnit vše od množství světla, které se dostane k solárním panelům, až po to, zda traktor v případě potřeby projede pod panely. „Tato infrastruktura bude v provozu příštích 25 let, takže musí být provedena správně pro zamýšlené použití. Na tom bude záviset úspěch projektu,“ říká James McCall, výzkumník NREL pracující na InSPIRE.
Výběr plodin a metody pěstování, návrhy semen a vegetace a přístupy k řízení: Agrovoltaické projekty by měly vybrat plodiny nebo půdopokryvné plodiny, kterým se daří pod panely v jejich místním klimatu a které jsou ziskové na místních trzích.
Kompatibilita a flexibilita: Agrovoltaika musí být navržena tak, aby se přizpůsobila protichůdným potřebám majitelů solárních zařízení, provozovatelů solárních zařízení a zemědělců nebo vlastníků půdy, aby umožnila efektivní zemědělské činnosti.
Spolupráce a partnerství: Aby byl jakýkoli projekt úspěšný, je zásadní komunikace a porozumění mezi skupinami.