Агриволтаичните ферми са нов подход към по-устойчиво бъдеще

Концепцията комбинира производството на слънчева електроенергия със селскостопанска дейност на едно и също място

Shutterstock    ©  Shutterstock
Все повече проучвания подчертават потенциала на агриволтаиците (APV) за подобряване на ефективността на използване на земята, производство на регионална храна и като едно от решенията в борба с климатичните промени. Комбинирането на фотоволтаични технологии с обработваеми земи, пасища или местообитания на пчели може да допринесе за постигането на целите за възобновяема енергия и чиста храна, като същевременно намалява местната съпротива срещу разполагането на фотоволтаични инсталации.

Радина Калдамукова от авторския екип на научнопопулярната платформа "Климатека" описва ползите и ефектите от този подход. Тя е магистър по геоекология от Университета в Тюбинген, Германия и участник в програмата Pioneers into practice на най-голямото публично-частно партньорство в Европа в сферата на климата - Climate-KIC. "Капитал" публикува статията й с малки съкращения, заглавието е на редакцията.

Идеята за производство на слънчева енергия и отглеждане на култури на една и съща площ съществува от 80-те години на ХХ век. Концепцията е замислена от Гьотцбергер и Застров в института Fraunhofer (Германия) през 1981 г. Те предлагат фотоволтаичната конструкция да се издигне на височина 2 м и разстоянието между редовете да е около 3 пъти височината на модулите, за да се постигне равномерно огряване на културите, като в същото време позволява движението на механизирана селскостопанска техника.

Оттогава до днес изолирани демонстрационни и изследователски инсталации са създадени или планирани в Аризона и Масачузетс (САЩ), Нидерландия, Япония, Индия, Италия, Франция, Германия, Малайзия, Чили и др.

В последните години концепцията става все по-привлекателна, тъй като цената на фотоволтаичните панели пада, а интересът към възобновяемата енергия се повишава заедно с финансовия натиск върху дребните фермери.

Агриволтаичните системи увеличават добивите наред с други ползи, особено в сухи и засушени райони.

Какви са ползите

В Япония концепцията е разработена от Акира Нагашима през 2004 г., пенсиониран инженер, който патентова специална структура, - от тръби и редове фотоволтаични панели без бетонни основи, които са подредени през определени интервали, за да позволят достатъчно слънчева светлина да достигне земята, както и за използване на селскостопанска техника. Въз основа на тестове той препоръчва около 32% засенчване на земеделската земя, за да се постигне адекватен растеж на културите.

Проучване на Barron-Gafford и колеги, публикувано в Nature през 2019 г., сравнява добивите от селскостопанска продукция, количеството произведена енергия и изразходваната за напояване вода, използвайки агриволтаична система и традиционна селскостопанска система в щата Аризона, САЩ. Изследваните растения (лют червен пипер, халапеньо и чери домат) удвояват реколтата си в агриволтаичната система в сравнение с традиционната.

Поради охлаждащия ефект на растителната транспирация върху слънчевите панели се наблюдава и леко покачване в производството на електроенергия. Агриволтаичната система генерира 1% повече електроенергия на годишна база (3% увеличение през летните месеци) в сравнение с обикновена фотоволтаична система на същото място. Освен това поглъщането на въглероден диоксид и ефективното използване на вода също са по-високи (и двете с 65%) в такава смесена система, което според авторите е подпомогнало общата производителност чрез намаляване на стреса на растенията от топлина и суша.

Един актуален проект на Университета на Масачузетс, САЩ, изучава как се развиват растениевъдството и животновъдството под слънчеви панели около десетилетие. Досега проучванията показват, че някои култури като маруля и къпини се справят добре на сянка и дори могат да "спечелят" от положителните ефекти, особено в по-горещите региони. Други култури като броколи, зеле и чушки показват намален добив. Един негативен ефект е, че се произвежда по-малко енергия на квадратен метър в сравнение с изграждането на стандартни фотоволтаични панели, но експертите са на мнение, че все пак плюсовете преобладават и сметката излиза.

Сборът от ползите дори при намалени добиви е все още по-голям, отколкото би могло да се постигне при използване само на соларни панели или ако се разчита само на земеделие, което се дължи и на синергиите между тях.

Япония, където са инсталирани най-много агриволтаични системи досега, е идентифицирала и списък със 120 най-важни агриволтаични култури, подходящи за японските климат и селскостопански условия.

Необходими са обаче още допълнителни изследвания, за да се определи точен подход за класифициране на пригодността на културите за използване в агриволтаичните системи.

Засилен интерес

В световен мащаб инсталираният капацитет на агриволтаика продължава да нараства. Около 2200 системи са инсталирани по целия свят от 2014 г. насам, а Япония е страната, където са инсталирани най-много агриволтаични ферми - над 1992, които произвеждат около 0.8% от общата фотоволтаична енергия през 2019 г.

През 2018 г. френската Sun'agri изгражда първото агриволтаично поле в Източните Пиренеи с мощност 2.2 MW, инсталирано върху 4.5 ха лозя. В холандския град Баберих компанията BayWa е инсталирала 2.7 MWp агри-PV ферма за малини, която е най-голямата агриволтаична система за производство на плодове в Европа.

Полупрозрачните фотоволтаични модули без рамки са монтирани над културите с полузатворена едноредова система, която ги предпазва от атмосферни явления. С това същевременно се осигурява и по-добра вентилация и намалено използване на пестициди, което от своя страна води до опазване на биоразнообразието в полетата.

Някои проекти вече са достигнали пазарна зрялост. Agrinergie® е името на системите, създадени от групата Akou Energy за комбиниране на енергия от фотоволтаици и производство на култури, като същевременно се взема предвид опазването на ландшафта. Първият проект, който включва тази концепция, е инсталиран на френския тропически остров Ла Реюнион. Модулите са умишлено раздалечени, за да се отглежда лимонена трева между тях, а топографията им се слива хармонично с пейзажа.

Немската Next2Sun разработва вертикални инсталации с двулицеви фотоволтаични модули, обърнати на изток и запад, оставяйки междуредови зони (широки около 10 м) за земеделие. В Австрия и Германия вече са разработени проекти с инсталирана мощност 22 kWp за отглеждане на картофи и съответно сено и силаж. Тези двулицеви панели са и с по-ниска конструкция, което означава по-ниски разходи за монтаж и поддръжка.

Фотоволтаични оранжерии

Soliculture, компания, базирана в Санта Круз, Калифорния, комерсиализира иновативни полупрозрачни соларни панели, които са съставени от тънки силициеви фотоволтаични (PV) ленти, подредени върху стъклен панел, подобрявайки качеството на светлината чрез преобразуване на зелена светлина в червена. Оптимизираният светлинен спектър подобрява производството на енергия и улеснява растежа на културите, пропускайки максимално слънчевата светлина. При множество проведени опити с растения при културите под този вид панели са наблюдавани положителни реакции на растеж, включително повишен добив, по-бързо време за узряване и устойчивост на болести.

Соларна паша

Освен земеделска продукция двойното използване на площите може да включва и животновъдство. Един такъв пример е соларната паша. Това е метод за контрол на растителността под фотоволтаичните панели с помощта на пасищен добитък - най-често овце.

Обикновено соларните компании сключват договор с местни овцевъди за преместване на овцете на мястото на соларния парк през пролетта, грижат се за тях през пасищния сезон и ги преместват обратно през зимата. Овчарите се грижат за животните, следят за здравето им и ги местят стратегически, за да не обрасва растителността твърде висока и да не засенчва слънчевите панели. За овцевъдите това е възможност за допълнителен доход, като соларните компании често им осигуряват достъп до ресурси като вода и електричество.

Овцете обичат да консумират много видове плевели и инвазивни растения и са подходящи за паша под панелите, където е по-трудоемко да се коси механично.

В соларния парк могат да бъдат поставени и кошери с медоносни пчели заедно с пасящите овце. В Северна Америка например овцевъдите работят заедно с пчелари и следят за доброто управление и взаимната полза от този вид агрифотоволтаична система.

А в България?

В България земеделци и животновъди, които искат да инвестират в изграждането на агриволтаични системи, могат да кандидатстват по мярка 4 - "Инвестиции в материални активи", от Програмата за селските райони 2014 - 2020 г.

На този етап все още няма мащабни проекти за двойно използване на земята, но в страната има проекти, инсталирани в селскостопански райони като Санданско-Петричко, Кресна, Костинброд, Брезник, Чупрене, Съединение, Петрово, Струмяни, Режанци и други.

Има компании, които изграждат собствени соларни централи за овце и крави.

Много селскостопански обекти не са свързани с електрическата мрежа и затова фермерите използват дизелови генератори. Те са скъпи и шумни, изискват допълнителни разходи за гориво и редовна поддръжка, дизеловите отработени газове негативно влияят и върху екосистемата. Собствениците на нов краварник, разположен близо до село Калчево в Ямболска област, инсталират 32 броя фотоволтаични модула по 330 вата, батерии, контролери и инвертори. Към настоящия момент краварникът и къщата на фермерите са снабдени с електричество денонощно, като по-голямата част от времето - в пълна тишина, а разходът на гориво е спаднал значително

Пилотни проекти в различни реални условия демонстрират потенциала на агриволтаичната технология за по-масово навлизане, получавайки все по-широко одобрение от индустрията и правителствата. В близко бъдеще се очаква рязко увеличаване на броя на инсталациите и капацитета им, но с това възникват и нови опасения относно опазването на ландшафта и биоразнообразието. Тъй като прилагането на APV може да бъде фокусирано главно върху ефективността на фотоволтаичната система (която носи повече финансов стимул, отколкото селското стопанство), трябва да се обърне и достатъчно внимание на правилната синергия между производството на енергия и производството на храна. Разработването на нови технологии, както и правилният подбор на растителни видове, адаптирани към АPV системите, са темите, над които трябва да се фокусират настоящите и бъдещите научни изследвания.

По-нататъшното разработване и усъвършенстване на агриволтаичните системи е от ключово значение за справянето с климатичните предизвикателства, като същевременно полага основите на устойчиви политики в секторите енергетика, земеделие и развитие на селските райони.

5 коментара
  • Най-харесваните
  • Най-новите
  • Най-старите
  • 1
    pbdan avatar :-|
    Пламен Данаилов
    • + 1

    През 2013г. пътувах за Пловдив и минавайки покрай село Чернозем се удивих на наистина черната току що разорана земя. След около 500м. видях върху земята поставени на десетина, а може би и повече декара слънчеви панели. Понеже съм от планински край и там земята е жълта и глинеста ме хвана яд защо на тази хубава земя, а не в планината, над пътищата, по покривите не слагат панелите? Оказа се като поразпитах в ТУ- филиал Пловдив, че там било просто удобно - хем равно, хем до главен път и близко до града.

    Нередност?
  • 2
    zeroh avatar :-|
    Зоро
    • + 1

    Щот не им се копа, а искат да "усвояват" фондове, по-лесно е.

    Нередност?
  • 3
    nhd52681745 avatar :-|
    Vlad Gitsoaika
    • - 1

    В същото време не се направи почти нищо да се стимулират домакинствата да инвестират във фотоволтаични панели, които са основно по покривите на сгради. Намалиха се пречките за такава инвестиция, но не и ангажимента да се изкупува излишната енергия. Така ефективността от подобна инвестиция се намалява в пъти.

    Нередност?
  • 4
    pbdan avatar :-|
    Пламен Данаилов
    • - 1
    • + 2

    До коментар [#3] от "nhd52681745":

    Чувaл cъм в CAЩ кaквo прaвят. Cключвaш дoгoвoр c тяхнoтo eнeргo и ти дaвaт 10 000 дoлaрa бeзлихвeн зaeм зa зaкупувaнe нa 5кВтп фoтoвoлтaици и cъoтвeтнaтa eлeктрoникa. Твoeтo зaдължeниe e кaтo ce върнeш oт рaбoтa дa cи включиш eлкoлaтa в кoнтaктa. Прeз дeня фoтoвoлтaикa рaбoти и eнeргиятa oтивa в ниcкoтo нaпрeжeниe. Вeчeртa кoлaтa ти примeрнo e c 50% бaтeрия, кoятo ce изтoчвa дo 20% прeз чac-пикa. Cлeд 22:00 дo cутринтa ce зaрeждa дo 100% и тaкa вceки дeн. Нaкрaя пoлучaвaш фактура кoлкo ти e прoизвeл фoтoвoлтaикa, кoлкo ca ти изтoчили oт кoлaтa, кoлкo e зaрeдeнo в нeя и битoвaтa cмeткa. Пресметнато е пo oтдeлни тaрифи и твърдят, чe вcички ca дoвoлни.. Тaмoшнoтo eнeргo e прeцeнилo, чe вмecтo дa купувa 100 МВтч буфeрнa бaтeрия зa 10млн. дoлaрa рaздaвa тия пaри пo 10 000$ нa 1000 coбcтвeници нa eлкoли. C тия 5кВтп пaнeли, изтoчвaнe в чacпик и зaрeждaнe нoщeм и двeтe cтрaни ca в cимбиoзa, кaктo и върви изплaщaнeтo нa бeзлихвeния 10к зaeм. Тия 30х1000=30 000кв.м. плoщ (зa фoтoвoлтaицитe) в eдин гoлям грaд cъщo щяхa дa cтрувaт дocтa пaри.

    Нередност?
Нов коментар