Agri-Photovoltaic - AgroSolar Boom inom jordbruket?

Den Världens befolkning förväntas öka med 1,2 miljarder människor på 15 år., i kombination med en växande efterfrågan på kött, ägg och mejeriprodukter, som förbrukar över 70% sötvatten för grödor, och en stigande efterfrågan på el. Det är inte längre någon hemlighet att vi måste göra en drastisk omställning av energiproduktionen för att bli klimatneutrala och minska mänsklighetens utsläpp. Många studier har visat att vi för att uppnå detta måste investera kraftigt i förnybara energikällor som vind- och solenergi. Experter förutspår att detta kommer att ske i framtiden, produktionen av solceller kommer att öka en uppskattad sex till åtta gånger mer än vad det är idag. Jordbruket har varit en viktig del av människans liv i århundraden, och därför är det viktigt att vi hittar ett sätt att behålla det och samtidigt producera förnybar energi.

De viktigaste problem med traditionella solcellsparker är att marken under panelerna inte kan användas. Agrivoltaics, som kombinerar jordbruk med elproduktion genom att odla under ett tak av solpaneler, skulle kunna vara lösningen på dessa problem.

Ange Fotovoltaiska system för jordbruket (eller Agri-PV-system). Denna teknik gör det möjligt för oss att installera solceller över ett jordbruksfält och producera elektricitet medan även tillåta grödor att växa nedan.

1. Vad är AgroSolar
2. Vilka är fördelarna med Agri-PV / AgroSolar?
3. Vilka är de för närvarande största begränsningarna?

AgroSolar: Odla grödor och producera el

Agrivoltaik har också visat att det är möjligt att odla nästan alla grödor under solpaneler, men att det kan bli en viss skördeförlust under de mindre soliga säsongerna för solhungriga växter. Trots detta överträffade APV-grödornas avkastning referensfältet under "torra och varma" år, vilket visar att agrivoltaik skulle kunna förändra spelplanen i varma och torra regioner.

Beloppet för erfarenheten av agrivoltaics är fortfarande ganska begränsad, men det finns många varianter av agrivoltaik som för närvarande är föremål för aktiv forskning. De stora framgångarna har främst varit med skuggtoleranta grödor som sallad, spenat, potatis och tomater. Några mycket lovande exempel utgör ett övertygande argument för agrivoltaik.

Marken utnyttjas två gånger och vi kan maximera energiproduktionen. Den Agri-PV-system utvecklades vid Fraunhofer-institutet, och forskarna anser att denna teknik har potential att täcka hela Tysklands energibehov med bara fyra procent av jordbruksarealen. Denna typ av förnybar energiproduktion har redan testats i företaget Steinicke i Lüchow i Niedersachsen. Den solcellsmodulerna installerades på en höjd av sex meter och örterna odlades nedanför i skuggan. Detta är bra för växterna eftersom det ger ett mikroklimat och minskar solbrännskador. Fraunhofer-institutet har också byggt en testfält med äppelträd för att mäta effekterna av skuggning och påverkan på skörden. De första resultaten visar att solcellstaket till och med är gynnsamt för vissa sorter och skyddar dem mot skadedjur. Denna teknik beräknas kunna generera cirka 700 000 kilowattimmar elektricitet per år. AgroSolar är en pionjär inom denna teknik och arbetar för närvarande med fler projekt.

Långdragna procedurer och kostsam installation

De står dock inför en gemensam problem – utdragna förfaranden. Det tar ofta två och ett halvt år att gå igenom utvecklingsplanförfarandet med en ändring av markanvändningsplanen, vilket kan kostnad mellan 20 000 och 80 000 euro. Detta gör det svårt för små system att ha råd med processen. Det behövs fler incitament för att jordbrukare och entreprenörer att investera i Agri-PV-system, så det kan vara en potentiellt stöd från Europeiska unionen (den vanliga källan till EU-omfattande jordbruksstöd). Godkännandet måste ske snabbare och enklare, och digitalisering kan vara ett användbart verktyg.

De ekonomiska förutsättningarna måste vara de rätta för att människor ska ställa om, och solceller kan vara ett värdefullt inslag i kampen mot klimatförändringarna. Med Agri-PV-systemhar vi följande möjlighet att generera förnybar energi samtidigt som vi bevarar jordbruket så att vi kan fortsätta att producera livsmedel och föda mänskligheten. Denna teknik har de potential att producera lika mycket el som 170 kärnkraftverk leverera (teoretiskt), om tekniken skulle implementeras i större skala.

Vertikalt monterade bifaciala solpaneler, som kan samla in solenergi från båda sidorna av panelen, används för att möjliggöra mer odlingsbar mark. Denna typ av installation skulle fungera särskilt bra i områden som lider av vinderosion, eftersom strukturerna minskar vindhastigheterna vilket kan bidra till att skydda marken och de grödor som odlas där. De bifaciala panelerna kan generera mer energi per kvadratmeter än traditionella enkelriktade paneler och kräver inga rörliga delar.

Dubbel användning av mark: Balansera risker och möjligheter

Jordbruksbaserade solceller är en relativt ny teknik som kan bli en viktig faktor i energiomställningen. Potentialen för denna teknik är stor, men det är också de hinder som måste övervinnas för att den ska bli accepterad. För att installera 215 gigawatt solceller till år 2030 har EEG-ändringen satt vissa saker i rörelse. Detta inkluderar en teknikpremie på 1,2 cent per kilowattimme, men experter säger att detta kanske inte är tillräckligt.

Nederländerna är världens näst största exportör av livsmedel och företaget "GroenLeven", ett dotterbolag till BayWa-koncernen med huvudkontor i München, Tyskland, har startat flera pilotprojekt med lokala fruktodlare. De omvandlade tre hektar av en hallonodling på fyra hektar i Babberich, Nederländerna, till en 2 MW agrivoltaikodling.

Hallonplantor odlades direkt under solpanelerna, som placerades i omväxlande rader mot öst och väst för att maximera solutbytet och samtidigt skydda plantorna från vindar. Mängden och kvaliteten på frukten som producerades under panelerna visade sig vara densamma eller bättre än frukten som producerades under traditionella plasttunnlar, och jordbrukaren sparade mycket arbete från att hantera plasttunnlarna. En annan viktig fördel var att temperaturen var flera grader svalare under solpanelerna, vilket gjorde det behagligare för lantarbetarna och minskade mängden bevattningsvatten med 50% jämfört med referensfältet.

Fördelar med AgroSolar

Genom att eliminera konkurrensen om mark mellan livsmedels- och energigrödor möjliggör den nya tekniken en betydande ökning av effektiviteten i markanvändningen. för närvarande upp till 186% (enligt AgroSolars påstående).

Fördelar av det dubbla systemet enligt AgroSolars påstående:

• Varje Agri-Photovoltaic-system är anpassningsbar och flexibel, anpassad till områdets storlek, vilken typ av grödor som odlas och de geologiska förhållandena.
• Agri-PV skyddar gröda och skördar från extrema väderförhållanden såsom värme, torka, kraftiga regn, hagel och vind.
• Jordbruk maskiner av olika storlekar kan fortfarande användas som vanligt under Agri-Photovoltaic-system.
• Vattenbehov av jordbruksområdena kan minskas med upp till 20%och markens vattenhållande förmåga ökar.
• Kol–Jordbruk: Med Agri-PV, kontrollerad humus kan byggas uppvilket minskar behovet av gödselmedel och gör att mer CO2 kan lagras i marken.
• Användningen av Agri-PV ökar skördarnavilket möjliggör högre intäkter för jordbruksverksamheten.
• Flexibel och lönsam: Förutom att investera i sitt eget system erbjuder AgroSolar Europe också en leasingmodell, så att jordbruksföretaget inte har någon ansträngning med installation och försäljning av el.

Agrivoltaics har potential att bli en vinnande strategi för att möta våra energibehov och minska vattenförbrukningen i varma och torra regioner i världen.

Vilka är de för närvarande största begränsningarna när det gäller AgroSolar?

Även om Agri-PV har många fördelar, som att tillhandahålla ett tak över ett område och dubbel användning av mark, finns det nackdelar som måste beaktas. Dessa omfattar högre kostnader, behovet av att balansera jordbruksproduktion med elproduktionoch markskyddsfrågor.

Samhällets motstånd mot agrivoltaik är dock viktigt att kontrollera, särskilt pseudo-agrivolta, som är en metod för att bygga stora solcellsparker under täckmantel av jordbruk. Regler, förordningar och byråkrati kan också hindra agrivoltaik, och det är viktigt att upprätthålla ett ordentligt lokalt stöd. EU betraktar agrivoltaiska system som fysiska strukturer och kräver ett bygglov. Kostnaden per kWh för agrivoltaik kan vara 10-20% högre jämfört med traditionella solcellsparker, vilket väcker frågan om vem som äger solpanelerna. Utan statligt ingripande genom subventioner eller prisgarantier kanske agrivoltaics inte har en chans mot andra solinitiativ. Agrivoltaik har potential att hjälpa vår livsmedelsförsörjning och övergången till renare energikällor utan att offra åkermark, särskilt om vi kan omvandla mark som för närvarande används för att odla biobränslegrödor till mark för faktisk livsmedelsproduktion eller återplantering av skog.

Jag frågade också kollegorna AgroSolar-fan Lukas på Twitter att dela med mig av några tankar om constrains, och här är vi nu:

• God hantering av vattenavrinning. T.ex. automatiskt rengörbara kraftiga regn tillräcklig kapacitet hängrännor på avsatserna som leder till lagringstankar för bevattning
• Databas om vad som växer hur bra med agrosolär: Det här med databasen handlar inte så mycket om fysik, men det är viktigt eftersom inte alla grödor växer bättre med mindre stark sol. Mycket mindre skrämmande för jordbrukarna.
• Samarbeten med semi lokal makt till gas buffert förvaring lösningar: Kompletterande teknik utan ytförsegling containeriserad kraft-till-gas kan vara ett bra modulärt skalbart alternativ. För att så småningom driva agrosolar bortom vad jag skulle kalla "peak solar negativ elprisbarriär". Detta hinder finns redan i viss mån och kan komma att förvärras kraftigt inom kort.