Aurinkoenergian laajeneminen Espanjassa ja suuressa osassa Eurooppaa on nostanut esiin merkittävän ongelman: Kuinka jatkaa aurinkopaneelien asentamista tuhoamatta viljelysmaataAlueilla, joilla on runsaasti käytettävissä olevaa maata, kuten suurissa EU:n ulkopuolisissa maissa, konflikti on pienempi, mutta Espanjan kaltaisessa maatalousmaassa, jossa on rajallisesti maata, jokainen hehtaari on tärkeä.
Viime vuosina agrovoltiikan aiheesta on vähitellen tullut keskustelunaihe teknisissä keskusteluissa, alan konferensseissa ja julkisissa tukiohjelmissa, kuten realistinen tapa sovittaa yhteen maatalous ja aurinkosähköTätä trendiä täydentävät uudet puoliläpinäkyvien paneelien teknologiat ja viljelykasveille tarkoitetut erityissuunnittelut, joilla pyritään minimoimaan varjostuminen tinkimättä kilpailukykyisestä sähköntuotannosta.
Mitä on agrovoltaika ja miksi se on niin kiinnostavaa Espanjan maaseudulle?
Kun puhumme agrovoltatiikasta, viittaamme järjestelmiin, jotka Ne yhdistävät maataloustoiminnan ja aurinkoenergian tuotannon samalla alueella aurinkovoimalatKyse ei ole vain paneelien asentamisesta maan päälle, vaan rakenteiden, tiheyksien ja paneelityyppien suunnittelusta, jotka mahdollistavat kasvin normaalin tai jopa paremman valon, veden ja ilmanvaihdon saamisen.
Yhä vaativampien ilmastotavoitteiden kontekstissa – Euroopan unionin tavoitteena on, että merkittävä osa sen sähköstä olisi peräisin uusiutuvista energialähteistä hiilineutraaliuden saavuttamiseksi vuosisadan puoliväliin mennessä – aurinkosähköstä on tullut keskeinen osa. Paneelien hinnan jyrkkä lasku, joka on suurelta osin johtunut Aasian ylituotannosta, on helpottanut niiden laajamittaista käyttöönottoa, mutta se on myös lisännyt painetta maatalous-, karja- ja metsämaa.
Tästä syystä agrovoltaikaa aletaan pitää eräänlaisena "kohtaamispaikkana" kahden maailman välillä, joiden vielä äskettäin koettiin olevan ristiriidassa keskenään: ruokaturva ja energiamurrosEspanjassa saadut kokemukset osoittavat, että hyvin suunniteltuina paneelien asentaminen voi suojata satoja liialliselta säteilyltä, auttaa säästämään vettä ja tarjota ylimääräisen tulonlähteen viljelijöille.
Lisäksi alueilla, joilla vesipula kasvaa ja helleaallot ovat yleisempiä, tätä teknologiaa arvostetaan ilmastonmuutokseen sopeutumisen työkalusen päästöjen vähentämiseen liittyvän roolin lisäksi.
Suurin tekninen haaste: viljelykasvien varjo
Perinteisten aurinkosähköjärjestelmien suurin este kentällä on helppo ymmärtää: Paneelit heittävät varjoa, eivätkä kaikki kasvit siedä sitä yhtä paljon.Jos kasvi saa vähemmän säteilyä kuin se tarvitsee, sen fotosynteesikapasiteetti heikkenee ja sen myötä sen sato heikkenee.
Ensimmäiset maatalouden jännitekokeet keskittyivät paneelien korkeuden, välistyksen ja kallistuksen säätämiseen osittaisen varjon luomiseksi sekä sellaisten viljelykasvien valitsemiseen, jotka sietävät suhteellisen hyvin suodatettuja valo-olosuhteita. Lisäksi alettiin testata kaksikerroksisia paneeleja, jotka pystyvät hyödyntämään maasta heijastunutta valoa, vaikka tämä ei täysin ratkaissut pulmaa aurinkoenergian tuotanto ja valon saatavuus sadolle.
Avain on löytää tasapaino jossa kasveilla on riittävästi valoa yhteyttämiseen ja samalla aurinkosähköjärjestelmä säilyttää kohtuullisen sijoitetun pääoman tuoton. Tässä kohtaa erityisten materiaalien ja mallien, kuten puoliläpinäkyvien tai aallonpituusselektiivisten paneelien, kehittäminen tulee mukaan kuvaan.
Useat tutkimukset ovat yhtä mieltä ohjearvosta: Useimmat viljelykasvit tarvitsevat noin 60 % hyödyllisen valonläpäisykyvyn ylläpitääkseen normaalia suorituskykyään. Tämän arvon alapuolella suorituskykyhäviöt kasvavat räjähdysmäisesti; sen yläpuolella integrointi aurinkosähkön kanssa on lupaavampaa.
Jaénin yliopiston ehdotus: RearCPVbif-puoliläpinäkyvät paneelit
Tässä yhteydessä joukkue kotoisin University of Jaen on esittänyt ratkaisun, joka pyrkii käsittelemään ongelmaa itse paneelin suunnittelusta lähtien. Heidän ehdotuksensa perustuu uuden sukupolven puoliläpinäkyviin aurinkopaneeleihin, jotka pystyvät tuottaa sähköä samalla kun se päästää läpi tarvittavan valon viljelykasveille.
Tieteellisellä alustalla Science Direct julkaistu tutkimus analysoi teknologiaa kahden perustavanlaatuisen parametrin perusteella: keskimääräinen näkyvä läpäisykyky ja keskimääräinen fotosynteettinen läpäisykykyKäytännössä nämä indikaattorit mittaavat, kuinka suuri osa kasveille hyödyllisestä säteilystä saavuttaa paneelin toiselle puolelle kuljettuaan materiaalin ja aurinkokennojen läpi.
Esitetty innovaatio on sisällytetty järjestelmään nimeltä RearCPVbif (takakonsentraattorilla varustettu kaksifaasinen aurinkokenno)Tämä teknologia kuuluu puoliläpinäkyvien aurinkosähköpaneelien (STPV) tuoteperheeseen, mutta sillä on oma ainutlaatuinen lähestymistapansa. Toisin kuin muut ratkaisut, jotka vain luovat rakoja tai vähentävät kennotiheyttä, tämä teknologia integroi optiset keskittimet takana moduulista.
Yksinkertaisesti sanottuna valo, jota ei käytetä suoraan paneelin etuosassa, ohjataan kaksisuuntaisten kennojen takaosaan, mikä lisää sähköntuotantoa vaarantamatta läpinäkyvyyttä. Tutkijat korostavat, että heidän suunnittelunsa Se saavuttaa noin 60 %:n optisen läpinäkyvyyden., arvo, joka on yhteensopiva useimpien puutarhakasvien fotosynteesisyklin kanssa.
Läpinäkyvyys, tehokkuus ja lämpötila: herkkä tasapaino
Jaénin yliopiston tutkimuslinja eroaa muista "läpinäkyvistä" lähestymistavoista, joita teollisuus on arvioinut viime vuosina. Yhtäältä on olemassa ei-aallonpituusselektiivisiä paneeleja, jotka Ne absorboivat suuren osan auringon spektristä. Ne vähentävät materiaalin väriä tai lisäävät rakoja solujen väliin läpinäkyvyyden lisäämiseksi. Ongelmana on, että tämä läpinäkyvyys ei usein riitä viljelykasvien kasvattamiseen.
Toisessa ääripäässä ovat valikoivat paneelit, jotka Ne absorboivat ensisijaisesti ultraviolettisäteilyä ja lähi-infrapunasäteilyäTämä päästää läpi suuremman osan näkyvästä valosta, jota kasvit eniten tarvitsevat. Tällaiset ratkaisut tarjoavat sopivamman perustan agrovoltaikalle, vaikka niiden teollinen käyttöönotto on vielä kehitysvaiheessa.
RearCPVbif-ehdotus perustuu juuri tähän valikoivaan logiikkaan, mutta siihen lisätään takaosan optisten keskittimien käyttö käytettävissä olevan energian maksimoimiseksi ilman, että viljelykasvien ympäristö tummentuu. Tutkijaryhmän Álvaro Varela-Albaceten ja Eduardo Fernándezin mukaan Nykyistä STPV-teknologiaa hyödynnetään liian vähän ja se voi toimia paljon paremmin maataloussovelluksissa yhdistettynä tämän tyyppiseen rikastimeen.
Toinen tekijät ovat ottaneet huolellisesti huomioon järjestelmän terminen käyttäytyminen. Yksi yleisimmistä huolenaiheista aurinkosähkökattojen asentamisessa viljelykasvien päälle on lämmönlähteen muodostumisen riski. ei-toivottu kasvihuoneilmiömuuttamalla paneelien alla olevaa mikroilmastoa. Suoritetuissa testeissä kennon lämpötila pysyi alle 70 °C:ssa, mikä on tärkeä viitearvo välittömään ympäristöön kohdistuvien negatiivisten vaikutusten välttämiseksi.
Tällaiset lämpötilarajat vaikuttavat agrovoltaisten rakenteiden suorituskykyyn eivät tule lämpöä kerääviksi katoksiksi liiaksi, mikä on erityisen herkkä asia alueilla, jotka ovat jo valmiiksi kuumia ja joissa on vähän vettä saatavilla.
Laboratoriosta pellolle: testejä oikeilla viljelykasveilla ja keskittyen tehoviljelyyn
Yksi tämän kehityshankkeen vahvuuksista on se, että Se on jo herättänyt kiinnostusta alan yrityksissä ja organisaatioissa.Tutkijat ovat vahvistaneet yhteydenpitonsa useisiin tahoihin nopeuttaakseen sekä moduulien teollista skaalausta että niiden integrointia tosielämän toimintoihin.
Etenemissuunnitelmaan kuuluu nyt kokeilukampanjoita kaupallisilla viljelykasveilla, joissa arvioidaan paitsi sähköntuotantoa myös keskeisiä viljelyparametreja, kuten satoa, tuotteen laatua, kastelun tarvetta, maaperän lämpötilaa ja kosteutta. Tavoitteena on saada vankkaa tietoa, jonka avulla mukauta suunnittelu kunkin viljelykasvin ja alueen erityistarpeisiin.
Alueet, kuten AlmeríaNämä alueet, joille on ominaista intensiivinen kasvihuoneviljely ja aurinkosähkön käytön lisääntyminen, ovat nousemassa ihanteelliseksi skenaarioksi tämän tyyppiselle teknologialle. Siellä suurten maatalousmuovien ja aurinkopaneelien alueiden rinnakkaiselo avaa oven hybridi-malleille, joissa osat katoista tai rakenteista voivat täyttää kaksi toimintoa.
Jos kokeet vahvistavat alustavat tulokset, puoliläpinäkyvillä paneeleilla varustetuista agrovoltaisista voisi tulla ratkaiseva työkalu Niin kutsuttu "muovimeri" esiintyy rinnakkain todellisen "paneelimeren" kanssa.vaarantamatta puutarhatuotantoa.
Kokemuksia ja dataa Espanjassa: Murciasta viinitarhoille ja oliivilehtoihin
Materiaalitutkimuksen lisäksi Espanja alkaa kerätä Kenttäkokemukset, jotka osoittavat agrovoltiikan toimivuuden todellisissa olosuhteissa. Yksi alueista, joilla edistystä on tapahtunut eniten, on Murcian alue, jossa on erittäin teknologinen maatalous ja yli 3 300 tuntia auringonpaistetta vuodessa.
Murcian yliopistossa ja useissa tutkimuskeskuksissa on esitetty tuloksia, jotka viittaavat sekä agronomisiin että taloudellisiin hyötyihin. Espanjan aurinkosähköliitto (UNEF) kokosi yhteen tutkijoita, valtion virastoja ja yrityksiä erikoiskonferensseissa analysoimaan, miten nämä mallit... Ne tuovat maanviljelijälle lisätuloja. pakottamatta häntä luopumaan päätoiminnastaan.
Kuivien maiden viljelykasveilla sekä viinitarhoilla ja oliivilehtoilla tehdyt kokeet osoittavat, että paneelien strateginen sijoittelu voi vähentää haihtumista jopa 30 %hallitakseen paremmin veden haihtumista maaperästä ja suojatakseen viljelykasveja äärimmäisiltä kuumuuksilta. Kaikki tämä ilman, että sadot vähenevät tai jopa paranevat tietyissä ilmastollisissa stressiolosuhteissa.
Esimerkiksi pilottiviinitarhoilla paneelit on integroitu vaikuttamatta rypäleiden tuotantoon tai viinin laatuun ja samalla saavutettu parempi kosteuden pidätys maaperässäOliivitarhoilla on joissakin tutkimuksissa raportoitu noin 5 prosentin tuotannon kasvua, minkä lisäksi sato on reagoinut paremmin epäsuotuisiin sääolosuhteisiin, mikä on ratkaisevan tärkeää oliivitarhoista erittäin riippuvaisille alueille.
Samanaikaisesti keskushallinto työstää erityiskriteerejä varmistaakseen, että näissä hankkeissa maataloustoiminta on edelleen ensisijaista ja YMP:n mukaistaTämä oikeusvarmuus on välttämätöntä, jotta osuuskuntia ja yksittäisiä viljelijöitä kannustetaan investoimaan agrovoltaisiin ratkaisuihin pelkäämättä EU:n tuen menettämistä.
Murcia laboratoriona: agrovoltaisia projekteja kasvihuoneissa ja koekentäillä
Murcian aluehallitus on ottanut askeleen eteenpäin edistämällä nimenomaisesti Agrivoltainen energia keinona optimoida maatalousmaan käyttöäYmpäristöministeriö, yliopistojen, tutkimuksen ja Mar Menorin ministeriö ovat korostaneet tämän teknologian potentiaalia yhteisössä, jossa on paljon auringonsäteilyä ja pitkälle kehittynyt keinokasteluviljely.
Murcianin maatalouden ja ympäristön tutkimus- ja kehitysinstituutti (IMIDA) koordinoi useita uraauurtavia hankkeita. Yksi niistä, La Albercassa sijaitseva, keskittyy kasvihuoneviljelyAlustavat tulokset viittaavat sadon kasvuun, joka kokeiden mukaan vaihtelee 20–60 prosentin välillä sadosta ja laitoksen suunnittelusta riippuen.
Paneelit eivät ainoastaan tuota energiaa operaatioon, vaan myös Ne vähentävät kasvien lämpö- ja säteilyrasitusta.Tämä avaa oven sellaisten viljelykasvien viljelyyn, joita oli aiemmin vaikea kasvattaa puolikuivissa ilmastoissa. Osittainen varjo auttaa hillitsemään lämpötilan vaihteluita ja hyödyntämään käytettävissä olevaa vettä paremmin.
Toinen merkittävä projekti on ns. PS Agrovoltaica, joka on asennettu El Miradorin maatalouden esittely- ja siirtokeskukseen (CDTA) San Javierissa. Se on noin 36 kilowatin kokeellinen infrastruktuuri, joka yhdistää aurinkoseurantalaitteet, läpinäkymättömät moduulit ja puoliläpinäkyvät paneelitsekä ohjausvyöhyke ilman aurinkopaneeliasennusta.
Tämä kokoonpano mahdollistaa ympäristö- ja tuotantoparametrien yksityiskohtaisen seurannan ja vertailee, miten korkeus, suunta, paneelityyppi ja rakennetiheys vaikuttavat mikroilmastoon ja sadon tuottoon. Luotu data toimii referenssinä suunnittele toistettavia järjestelmiä muille Murcian ja vastaavien olosuhteiden omaaville tiloille.
Institutionaalinen tuki ja julkinen apu agrovoltaisiin hankkeisiin
Agrovoltiikan käyttöönottoa Espanjassa ei voida selittää pelkästään teknisellä tai agronomisella edulla: Julkisella tuella on tärkeä rooli investointien nopeuttamiseksi ja viljelijöiden riskien vähentämiseksi. Energian monipuolistamisen ja säästämisen instituutti (IDAE) on käynnistänyt useita erityishakuja innovatiivisille uusiutuvan energian hankkeille.
Yhdessä uusimmista innovatiivisille uusiutuville energialähteille osoitetuista rahoituslinjoista IDAE on osoittanut 148,5 miljoonaa euroa 199 hankkeelleMonet näistä hankkeista liittyvät energian varastointiin perustuviin agrovoltaisiin ratkaisuihin. Tästä luvusta noin 77,1 miljoonaa euroa keskittyy 62 hankkeeseen, jotka liittyvät suoraan puiden ja puutarhakasvien viljelyyn keskittyviin maatiloihin.
Samaan aikaan yli 87 miljoonaa euroa on osoitettu 73 aloitteelle, jotka yhdistävät agrovoltatiikka ja kelluvat aurinkosähköjärjestelmätNäiden investointien, jotka rahoitetaan pääosin Euroopan elvytyssuunnitelman varoilla, tavoitteena on osoittaa hybridimaan ja vedenkäyttöön liittyvien mallien tekninen ja taloudellinen kannattavuus, sillä asennettu kapasiteetti on yli 160 MWp ja siihen liittyvää varastointikapasiteettia yli 180 MWh.
Maatalousosuuskunnat korostavat, että agrovoltiikka voi toimia tulolisä viljelijöille, joilla on pienet tulot tai eläkkeetOn syytä muistaa, että aurinkosähköllä oli jo 2000-luvun lopulla vakauttava rooli monille ammattilaisille. Nyt epävakaiden energian hintojen ja ilmastonmuutoksen paineet tekevät näistä ratkaisuista jälleen houkuttelevia.
Ekologisen siirtymän ja väestörakenteen haasteen ministeriö (MITECO) vaatii, että käyttöönotto on toteutettava maataloustoiminnan ensisijaisuutta takaamalla. sääntelyn yhteensopivuuden varmistaminen YMP:n kanssaTämä työlinja yhdessä kansallisten aloitekarttojen ja teknisten oppaiden kehittämisen kanssa pyrkii tarjoamaan varmuutta niille, jotka harkitsevat siirtymistä agrovoltaikaiseen energiantuotantoon.
Mitattavat hyödyt: vesi, mikroilmasto ja uudet maaseudun talousmallit
Espanjassa ja muissa vastaavissa olosuhteissa tehdyistä kokeista saadut tiedot viittaavat useisiin toistuviin etuihin. Yksi useimmin mainituista on parannettu vesien hallintaPaneelien luoma osittainen varjo vähentää haihtumista ja siten kasvien lämmön ja säteilyn kautta menettämän veden määrää.
Kastelujärjestelmissä lautoille asennetut kelluvat aurinkosähköjärjestelmät tarjoavat myös lisäetuja: peittämällä pinnan osittain, Se vähentää haihtumista ja auttaa hillitsemään levien kasvua.Nämä ovat yleisiä ongelmia lämpimässä ilmastossa. Samaan aikaan paikan päällä tuotettu energia helpottaa pumppujen sähköistämistä ja tehokkaampia kastelujärjestelmiä.
Ilmaston kannalta aurinkosähkörakenteiden alla olevan varjon ja ilmanvaihdon yhdistelmä edistää äärimmäisten helleaaltojen lievittämiseksiTämä on erityisen tärkeää yhä pidempien ja kuivempien kesien tilanteessa. Tutkijat ovat havainneet joillakin viljelykasveilla vähäisempää lämpöstressiä ja vakaampaa tuottoa helleaaltojen aikana.
Kaikki tämä luo taloudellisia mahdollisuuksia maaseutualueille. Maatalousenergia ei ainoastaan tuota sähköä omaan kulutukseen tai verkkoon myytäväksi, vaan myös Se avaa oven uusille liiketoimintamalleille ja yhteistyölle viljelijöiden ja energiayhtiöiden välillä.Maatalouden hylkäämisvaarassa olevilla alueilla tämäntyyppisiä hankkeita pidetään keinona säilyttää toimintaa ja työllisyyttä.
UNEFin toimitusjohtaja vakuutti, että "maatalouden ja aurinkosähkön välillä ei ole ristiriitaa", jos maankäyttö suunnitellaan asianmukaisesti, ja totesi, että suurin osa maatalousmaasta käytetään jatkossakin yksinomaan ruoantuotantoon. Hänen mielestään haasteena on hyödyntää parhaalla mahdollisella tavalla tuo pieni prosenttiosuus, joka on osoitettu maataloussähkölle. toimivat esimerkkinä molempien käyttötapojen rinnakkaiselosta.
Agrivoltiikan kehitys Espanjassa ja muissa Euroopan maissa alkaa osoittaa, että aurinkopaneelien ja viljelykasvien välinen valinta ei ole väistämätöntä: RearCPVbif-puoliläpinäkyvien paneelien kaltaisten teknologioiden, hyvin suunniteltujen viljelykokeiden ja maataloustoimintaa priorisoivan tuki- ja sääntelykehyksen avulla se on mahdollista. tuottaa puhdasta energiaa ja ruokaa samalla maalla, parantaa ilmastonmuutoksen sietokykyä ja tarjota uusi tulonlähde maaseudulle tinkimättä kuitenkaan sen olennaisesta tehtävästä ravintoketjussa.
