Agrofotowoltaika (Agri-PV): Panele słoneczne zwiększają plony o 60%

Oto tłumaczenie tekstu na język polski, z zachowaniem zasad:

Zasilanie Rosnącego Świata, Napędzanie Naszej Przyszłości do Systemów Agro-Fotowoltaicznych

Oczekuje się, że światowa populacja wzrośnie o 1,2 miliarda ludzi w ciągu 15 lat, w połączeniu z rosnącym zapotrzebowaniem na mięso, jaja i nabiał, które zużywa ponad 70% wody słodkiej na uprawy, oraz rosnącym zapotrzebowaniem na energię elektryczną. Nie jest już tajemnicą, że musimy dokonać drastycznej zmiany w produkcji energii, aby stać się neutralnymi dla klimatu i zmniejszyć emisje ludzkości. Wiele badań wykazało, że aby to osiągnąć, musimy intensywnie inwestować w odnawialne źródła energii, takie jak wiatr i słońce. Eksperci przewidują, że w przyszłości produkcja fotowoltaiczna wzrośnie szacunkowo sześciokrotnie do ośmiokrotnie w porównaniu do obecnego poziomu. Rolnictwo od wieków stanowi ważną część ludzkiego życia i dlatego kluczowe jest znalezienie sposobu na jego utrzymanie, jednocześnie produkując energię odnawialną.

Jednak głównym problemem tradycyjnych farm słonecznych jest to, że grunt pod panelami nie może być wykorzystany. Agrowoltaika, która łączy rolnictwo z produkcją energii elektrycznej poprzez uprawę pod osłoną paneli słonecznych, może być rozwiązaniem tych problemów.

Wkraczają systemy agro-fotowoltaiczne (lub systemy Agri-PV). Ta technologia pozwala nam na instalację ogniw słonecznych nad polem uprawnym i produkcję energii elektrycznej, jednocześnie umożliwiając wzrost upraw poniżej.

AgroSolar: Uprawiaj rośliny i produkuj energię elektryczną

Agrowoltaika wykazała również, że możliwe jest uprawianie prawie wszystkich roślin pod panelami słonecznymi, choć może wystąpić pewna utrata plonów w mniej słonecznych sezonach dla roślin wymagających dużo słońca. Niemniej jednak, plony upraw APV przewyższyły plony na polu referencyjnym podczas „suchych i gorących” lat, co pokazuje, że agrowoltaika może być przełomem w regionach gorących i suchych.

Doświadczenie z agrowoltaiką jest nadal dość ograniczone, ale istnieje wiele wariantów agrowoltaiki, które są obecnie przedmiotem intensywnych badań. Duże sukcesy odnotowano głównie w przypadku roślin tolerujących cień, takich jak sałata, szpinak, ziemniaki i pomidory. Niektóre bardzo obiecujące przykłady stanowią mocny argument za agrowoltaiką.

Ziemia jest wykorzystywana dwukrotnie, co pozwala nam zmaksymalizować produkcję energii. Systemy Agri-PV zostały opracowane w Fraunhofer Institute, a badacze uważają, że technologia ta ma potencjał pokrycia całego zapotrzebowania energetycznego Niemiec przy wykorzystaniu zaledwie czterech procent powierzchni rolnej. Ten rodzaj produkcji energii odnawialnej został już przetestowany w firmie Steinicke zlokalizowanej w Lüchow, w Dolnej Saksonii. Moduły fotowoltaiczne zainstalowano na wysokości sześciu metrów, a pod nimi, w cieniu, uprawiano zioła. Jest to korzystne dla roślin, ponieważ zapewnia mikroklimat i zmniejsza uszkodzenia spowodowane poparzeniami słonecznymi. Fraunhofer Institute zbudował również pole doświadczalne z drzewami jabłoni, aby zmierzyć efekty zacienienia i wpływ na plony. Wstępne ustalenia pokazują, że dach fotowoltaiczny jest nawet korzystny dla niektórych odmian i chroni je przed szkodnikami. Szacuje się, że technologia ta będzie w stanie generować około 700 000 kilowatogodzin energii elektrycznej rocznie. AgroSolar jest pionierem tej technologii i obecnie pracuje nad kolejnymi projektami.

Długotrwałe procedury i kosztowna instalacja

Jednakże, napotykają one na powszechny problem – długotrwałe procedury. Często trwa dwa i pół roku procedura planu zagospodarowania przestrzennego z uwzględnieniem zmiany planu użytkowania gruntów, co może kosztować od 20 000 do 80 000 euro. Utrudnia to proces dla małych systemów. Potrzebne są większe zachęty, aby rolnicy i przedsiębiorcy inwestowali w systemy Agri-PV, dlatego potencjalne subsydia ze strony Unii Europejskiej (zwykłe źródło subsydiów rolnych w całej UE) mogłyby być pomocne. Zatwierdzenia muszą być szybsze i łatwiejsze, a cyfryzacja mogłaby być pomocnym narzędziem.

Warunki ekonomiczne muszą być odpowiednie, aby ludzie mogli dokonać zmiany, a fotowoltaika może być pomocnym elementem w walce ze zmianami klimatu. Dzięki systemom Agri-PV mamy możliwość generowania energii odnawialnej, jednocześnie utrzymując rolnictwo, abyśmy mogli nadal produkować żywność i wyżywić ludzkość. Technologia ta ma potencjał produkcji takiej ilości energii elektrycznej, jaką dostarcza 170 elektrowni jądrowych (teoretycznie), gdyby technologia została wdrożona na większą skalę.

Pionowo montowane dwustronne panele fotowoltaiczne, które mogą zbierać energię słoneczną z obu stron panelu, są wykorzystywane, aby umożliwić większą powierzchnię uprawną. Ten rodzaj instalacji sprawdziłby się szczególnie dobrze na obszarach dotkniętych erozją wietrzną, ponieważ konstrukcje zmniejszają prędkość wiatru, co może pomóc chronić ziemię i uprawy tam uprawiane. Dwustronne panele mogą generować więcej mocy na metr kwadratowy niż tradycyjne panele jednostronne i nie wymagają żadnych ruchomych części.

Podwójne wykorzystanie gruntów: Równoważenie ryzyka i możliwości

Oto tłumaczenie tekstu na język polski, z zachowaniem terminologii technicznej, liczb, jednostek, adresów URL, formatowania markdown i nazw marek, a także z użyciem profesjonalnej terminologii rolniczej:

Agrofotowoltaika to stosunkowo nowa technologia, która może odegrać znaczącą rolę w transformacji energetycznej. Potencjał tej technologii jest ogromny, ale równie duże są przeszkody, które należy pokonać, aby zyskała ona akceptację. W celu zainstalowania 215 gigawatów mocy fotowoltaicznej do 2030 roku, nowelizacja ustawy o odnawialnych źródłach energii (EEG) uruchomiła pewne działania. Obejmują one premię technologiczną w wysokości 1,2 centa za kilowatogodzinę, jednak eksperci twierdzą, że może to być niewystarczające.

Holandia jest drugim co do wielkości eksporterem żywności na świecie, a firma „GroenLeven”, spółka zależna grupy BayWa z siedzibą w Monachium w Niemczech, rozpoczęła kilka projektów pilotażowych z lokalnymi sadownikami. Przekształcili oni trzy hektary czterohektarowej farmy malin w Babberich w Holandii w farmę agrowoltaiczną o mocy 2 MW.

Rośliny malin były uprawiane bezpośrednio pod panelami słonecznymi, które rozmieszczono w naprzemiennych rzędach skierowanych na wschód i zachód, maksymalizując uzysk słoneczny, jednocześnie chroniąc rośliny przed wiatrem. Stwierdzono, że ilość i jakość owoców produkowanych pod panelami była taka sama lub lepsza niż owoców produkowanych pod tradycyjnymi tunelami foliowymi, a rolnik zaoszczędził dużo pracy związanej z zarządzaniem tunelami foliowymi. Inną znaczącą korzyścią było to, że temperatura pod panelami słonecznymi była o kilka stopni niższa, co czyniło pracę przyjemniejszą dla pracowników rolnych i zmniejszało ilość wody do nawadniania o 50% w porównaniu do pola referencyjnego.

Zalety AgroSolar

Eliminując konkurencję o ziemię między uprawami żywnościowymi a energetycznymi, nowa technologia umożliwia znaczące zwiększenie efektywności wykorzystania gruntów – obecnie do 186% (według AgroSolar).

Specjalistyczna maszyna rolnicza uprawia ziemię pod podniesionymi panelami słonecznymi w układzie agrowoltaicznym, ilustrując, w jaki sposób ta technologia podwójnego zastosowania zwiększa efektywność wykorzystania gruntów do 186%, łącząc produkcję czystej energii z optymalnym wzrostem roślin.

Ten rozległy system agrowoltaiczny demonstruje innowacyjny podwójny system łączący czystą energię z rolnictwem, oferujący znaczące korzyści.

Ten system agrowoltaiczny stanowi przykład konfigurowalnego projektu podwójnych systemów, dostosowującego się do gruntów rolnych i upraw.

Zalety systemu podwójnego zastosowania według AgroSolar:

• Każdy system Agrofotowoltaiczny jest konfigurowalny i elastyczny, dostosowany do wielkości obszaru, rodzaju upraw i warunków geologicznych.

• Agrofotowoltaika chroni uprawy i zbiory przed ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi, takimi jak upał, susza, ulewne deszcze, grad i wiatr.

Oto tłumaczenie tekstu na język polski, z zachowaniem terminologii technicznej, liczb, jednostek, adresów URL, formatowania markdown i nazw marek, a także z użyciem profesjonalnej terminologii rolniczej:

• Maszyny rolnicze o różnych rozmiarach mogą być nadal używane zgodnie z przeznaczeniem w ramach systemów agro-fotowoltaicznych.

• Zapotrzebowanie na wodę na terenach rolniczych może zostać zredukowane nawet o 20%, a zdolność retencji wody w glebie wzrasta.

• Węgiel – Rolnictwo: Dzięki systemom Agri-PV można budować kontrolowaną próchnicę, co zmniejsza potrzebę stosowania nawozów i pozwala na magazynowanie większej ilości CO2 w glebie.

• Zastosowanie Agri-PV zwiększa plony, umożliwiając wyższe dochody dla przedsiębiorstwa rolnego.

• Elastyczność i rentowność: Oprócz inwestycji we własny system, AgroSolar Europe oferuje również model leasingowy, dzięki czemu przedsiębiorstwo rolne nie ponosi wysiłku związanego z instalacją i sprzedażą energii elektrycznej.

Agrowoltaika ma potencjał, aby stać się strategią wygrywającą w zaspokajaniu naszych potrzeb energetycznych i ograniczaniu zużycia wody w gorących i suchych regionach świata.

Chociaż Agri-PV ma wiele zalet, takich jak zapewnienie zadaszenia nad obszarem i podwójne wykorzystanie gruntów, istnieją wady, które należy wziąć pod uwagę. Należą do nich:

• Wyższe koszty
• Konieczność zbilansowania produkcji rolnej z produkcją energii elektrycznej
• Obawy dotyczące ochrony gleby

Jednakże, opór społeczny wobec agrowoltaiki jest ważny do kontrolowania, zwłaszcza pseudo-agrowoltaiki, która jest praktyką budowania dużych farm słonecznych pod przykrywką rolnictwa. Przepisy, regulacje i biurokracja mogą również hamować rozwój agrowoltaiki, a utrzymanie odpowiedniego lokalnego wsparcia jest kluczowe. UE uważa systemy agrowoltaiczne za konstrukcje fizyczne i wymaga pozwolenia na budowę. Koszt za kWh dla agrowoltaiki może być o 10-20% wyższy w porównaniu do tradycyjnych parków słonecznych, co rodzi pytanie o własność paneli słonecznych. Bez interwencji rządu poprzez subsydia lub gwarancje cenowe, agrowoltaika może nie mieć szans w porównaniu z innymi inicjatywami słonecznymi. Agrowoltaika ma potencjał, aby pomóc w zaopatrzeniu w żywność i przejść na czystsze źródła energii bez poświęcania ziemi uprawnej, zwłaszcza jeśli uda nam się przekształcić tereny obecnie wykorzystywane do uprawy roślin na biopaliwa w tereny przeznaczone do produkcji żywności dla ludzi lub zalesiania.

Poprosiłem również mojego kolegę, fana AgroSolar, Lukasa na Twitterze, aby podzielił się swoimi przemyśleniami na temat ograniczeń, i oto one:

• Dobre zarządzanie odpływem wody. Np. automatycznie samoczyszczące się rynny o wystarczającej przepustowości na okapach, prowadzące do zbiorników retencyjnych do nawadniania.

• Baza danych na temat tego, co rośnie i jak dobrze w warunkach agrosolarnych: Ta baza danych nie dotyczy w dużej mierze fizyki, ale jest ważna, ponieważ nie wszystkie uprawy lepiej rosną przy mniej intensywnym słońcu. Znacznie mniej przerażające dla rolników.

Oto tłumaczenie tekstu na język polski, z zachowaniem terminologii technicznej, liczb, jednostek, adresów URL, formatowania markdown i nazw marek, zgodnie z profesjonalną terminologią rolniczą:

• Współpraca z rozwiązaniami buforowego magazynowania energii typu power-to-gas o zasięgu półlokalnym: Uzupełniające, niepowodujące uszczelnienia powierzchni, kontenerowe rozwiązania power-to-gas mogą stanowić dobrą, modułowo skalowalną opcję. W celu ostatecznego wypchnięcia agrosolaryzacji poza to, co nazwałbym "barierą szczytowej ujemnej ceny energii elektrycznej ze słońca". Bariera ta jest już nieco obecna i może wkrótce znacznie się pogorszyć.

---

---

• Fraunhofer Institute (2023) - Badania wskazujące, że 4% gruntów rolnych może pokryć zapotrzebowanie Niemiec na energię.
• AgroSolar Europe - Land Use Efficiency up to 186% (2023) - Dane firmy dotyczące systemów podwójnej produkcji osiągających 186% efektywności wykorzystania gruntów.
• Expert Insights on Agrivoltaic Constraints (2023) - Komentarze ekspertów dotyczące technicznych i praktycznych wyzwań agrowoltaiki.
• BayWa AG (2023) - Studium przypadku farmy malin o mocy 2 MW z 50% redukcją nawadniania.