Αγροβολταϊκά: Συνδυασμός ηλιακών συλλεκτών και γεωργίας

Θα διαβάσετε:
Τι είναι η αγροβολταϊκή;
Πόσα είδη αγροβολταϊκών;
Ποια είναι τα οφέλη της αγροβολταϊκής;
Οι επιτυχημένες εφαρμογές της αγροβολταϊκής
Τα μειονεκτήματα της αγροβολταϊκής;

Θα διερευνήσουμε τις πολλές ποικιλίες, τα οφέλη και τις εμπνευσμένες εφαρμογές της αγροβολταϊκής. Η αγροβολταϊκή, όπως κάθε μετασχηματιστική προσπάθεια, έχει προκλήσεις που πρέπει να ληφθούν υπόψη. Θα μάθουμε πώς αυτή η μοναδική τεχνική μπορεί να αλλάξει το γεωργικό και ενεργειακό μας τοπίο, διερευνώντας τις υποσχέσεις και τα μειονεκτήματα.

Η ταχέως αυξανόμενη και πολλά υποσχόμενη έννοια της αγροβολταϊκής αναφέρεται στην από κοινού ανάπτυξη της ίδιας έκτασης για φωτοβολταϊκά και γεωργία, επιτρέποντας τη συνύπαρξη δύο κρίσιμων βιομηχανιών. Αγροβολταϊκά διαφόρων ποικιλιών έχουν ήδη δημιουργηθεί σε όλο τον κόσμο, ενώ τα τελευταία χρόνια εμφανίζεται ένα ευρύ φάσμα νέων τρόπων που θα αποτελέσουν κρίσιμα στοιχεία της ενεργειακής και κλιματικής μετάβασης.

Υπάρχουν τρεις βασικοί τύποι αγροβολταϊκών, συμπεριλαμβανομένων των σταθερών ηλιακών συλλεκτών πάνω από τις καλλιέργειες, των υπερυψωμένων ηλιακών συλλεκτών, των ηλιακών θερμοκηπίων. Επιπλέον, οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει και άλλους πολύπλοκους τύπους, όπως τα ολοκληρωμένα συστήματα και τα δυναμικά αγροβολταϊκά. Όλες αυτές οι ποικιλίες έχουν διάφορους παράγοντες που αξιοποιούνται για τη μεγιστοποίηση της ποσότητας ηλιακής ενέργειας που απορροφάται τόσο από τα πάνελ όσο και από τις καλλιέργειες. Η γωνία κλίσης των ηλιακών συλλεκτών είναι η πιο σημαντική μεταβλητή στα αγροβολταϊκά συστήματα. Άλλοι παράγοντες που λαμβάνονται υπόψη κατά τον καθορισμό της τοποθέτησης ενός αγροβολταϊκού συστήματος είναι οι καλλιέργειες που συλλέγονται, το ύψος των πλαισίων, η ηλιακή ακτινοβολία και το τοπικό κλίμα.
 

Τα περισσότερα συμβατικά αγροβολταϊκά συστήματα αποτελούνται από μόνιμα εγκατεστημένους ηλιακούς συλλέκτες πάνω ή ανάμεσα στα χωράφια των καλλιεργειών. Η αλλαγή της πυκνότητας ή της γωνίας κλίσης των ηλιακών συλλεκτών μπορεί να βελτιώσει την απόδοση της εγκατάστασης.

Η μόνιμη εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών είναι η πιο συνηθισμένη μέθοδος ανάπτυξης αγροβολταϊκών συστημάτων για έργα μεγάλης κλίμακας (>5 MW). Αυτός ο τύπος αγροβολταϊκών βελτιώνει την ευημερία των ζώων παρέχοντας εύκολη πρόσβαση στη σκιά και επιτρέπει επίσης την καλλιέργεια μόνιμης χλωρίδας και βοσκοτόπων μεταξύ και κάτω από τα ηλιακά πάνελ, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για βόσκηση.

Ρυθμίζοντας την ποσότητα του φωτός και της σκιάς που λαμβάνουν οι καλλιέργειες που βρίσκονται από κάτω, οι ηλιακές κατασκευές παρακολούθησης δημιουργούν ένα πιο σταθερό γεωργικό και ενεργειακό σύστημα. Επιπλέον, επιτρέπει την προστασία των καλλιεργειών από τις δύσκολες καιρικές συνθήκες, ενισχύοντας την ανάπτυξη των καλλιεργειών.

Οι ηλιακοί συλλέκτες σε αυτή την αγροβολταϊκή εφαρμογή είναι υπερυψωμένοι σε μεγαλύτερο ύψος από το συνηθισμένο. Αυτό αυξάνει το ύψος πάνω από το έδαφος (συχνά μεταξύ 2,5 και 5 μέτρων, ανάλογα με τους στόχους και τις απαιτήσεις του έργου). Αυτό ανοίγει το δρόμο για τη βελτίωση των αποδόσεων των καλλιεργειών σε περιοχές όπως οι οπωρώνες και οι αμπελώνες.Μπορεί να υπάρχει αρκετός χώρος για να φτάσει το φως στις καλλιέργειες και τα φυτά μεταξύ των ηλιακών συλλεκτών, προωθώντας την υγιή ανάπτυξη. Επιπλέον, τα πάνελ αυτά μπορούν να ανυψωθούν ή να χαμηλώσουν ανάλογα με τις απαιτήσεις του έργου, καθιστώντας δυνατή τη διέλευση εξοπλισμού συγκομιδής, ανθρώπων και άλλων αντικειμένων.

Σαουδάραβες ερευνητές ανέπτυξαν μια συσκευή που λειτουργεί με ηλιακή ενέργεια και χρησιμοποιεί μια νέα υδρογέλη για την καλλιέργεια σπανακιού με νερό που συλλέγεται από τον αέρα. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τη θερμότητα του υποπροϊόντος από την παραγωγή ενέργειας με τη χρήση ηλιακών συλλεκτών για να εξαναγκάσουν το νερό από την υδρογέλη. Οι υδρατμοί συμπυκνώνονται στο μεταλλικό δοχείο που βρίσκεται από κάτω. Αντίθετα, απορροφώντας τη θερμότητα και μειώνοντας τη θερμοκρασία των πάνελ, η υδρογέλη μπορεί να αυξήσει την απόδοση των ηλιακών φωτοβολταϊκών συστημάτων έως και 9%.

Αυτός ο πρωτοποριακός σχεδιασμός παρέχει μια μακροπρόθεσμη, φθηνή επιλογή για την ενίσχυση της ασφάλειας των προμηθειών τροφίμων και νερού σε άνυδρες περιοχές.

Η θέση των πάνελ μπορεί να βελτιστοποιηθεί αυτόματα από ορισμένους νεότερους τύπους αγροβολταϊκών συστημάτων, οι οποίοι χρησιμοποιούν ένα σύστημα παρακολούθησης. Για παράδειγμα, η ελβετική εταιρεία Insolight εργάζεται πάνω σε στατικούς ημιδιαφανείς ηλιακούς συλλέκτες με ενσωματωμένο σύστημα παρακολούθησης. Εστιάζοντας το ηλιακό φως στις ηλιακές κυψέλες, η μονάδα διαθέτει επίσης έναν δυναμικό μηχανισμό μετάδοσης του φωτός που μπορεί να ρυθμιστεί ώστε να ανταποκρίνεται στις ειδικές απαιτήσεις της γεωργίας.

Με την άνοδο της φωτοβολταϊκής ηλιακής ενέργειας σε όλο τον κόσμο, η δυνατότητα των αγροτών να αυξήσουν το εισόδημά τους καλλιεργώντας καλλιέργειες και δημιουργώντας βιώσιμη ενέργεια γίνεται όλο και πιο απαραίτητη. Η παγκόσμια φωτοβολταϊκή (Φ/Β) ισχύς αναμένεται να αυξηθεί κατά 19% το 2021 σε σύγκριση με το προηγούμενο έτος, σε συνολικά 843.086 MW, όπως αναφέρει ο Διεθνής Οργανισμός Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (IRENA).

Μπλοκάροντας τον ήλιο, οι ηλιακοί συλλέκτες μπορούν να εξοικονομήσουν δαπάνες για το πότισμα έως και 29%. Ως αποτέλεσμα, αυξάνεται η υγρασία του εδάφους και καλύπτονται οι ανάγκες των φυτών σε νερό.

Όταν η ποσότητα του φωτός που πέφτει σε μια καλλιέργεια φτάνει στο σημείο κορεσμού του φωτός, δεν είναι πλέον βέλτιστη. Τόσο η ακραία ζέστη όσο και το κρύο απαιτούν περισσότερο νερό από τις καλλιέργειες, γεγονός που μπορεί να τις βλάψει ή να επιβραδύνει την ανάπτυξή τους. Με την κλίση των ηλιακών συλλεκτών ώστε να κατευθύνουν όσο το δυνατόν περισσότερο φως στην καλλιέργεια, τα γεωργικά φωτοβολταϊκά συστήματα (αγροβολταϊκά) μπορούν να μετριάσουν το θερμικό στρες και άλλες δυσμενείς

Με την απαγόρευση της χρήσης ζιζανιοκτόνων, τη χρήση κυψελών και την κτηνοτροφία περιμετρικά της έκτασης και την εγκατάσταση περιμετρικής περίφραξης βλάστησης, η αγροβολταϊκή συμβάλλει στη βιώσιμη ανάπτυξη καθώς και στην προστασία και βελτίωση της βιοποικιλότητας και των οικοσυστημάτων.

Τα δεδομένα έδειξαν ότι η θερμοκρασία κάτω από τα πάνελ ήταν κατά δύο έως πέντε βαθμούς χαμηλότερη από τις συμβατικές τεχνικές κηπουρικής τις ζεστές ημέρες. Θα υπάρχει λιγότερο θερμικό στρες και θα χάνεται λιγότερο νερό μέσω της εξάτμισης από το έδαφος. Ως πρόσθετο πλεονέκτημα, η θερμότητα κρατήθηκε ακόμη καλύτερα τη νύχτα από ό,τι κάτω από τα πλαστικά καλύμματα που χρησιμοποιούν τώρα οι αγρότες για να κρατούν τα μούρα ζεστά (αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει στη χρήση λιγότερου πλαστικού στις φάρμες).

Εξαιτίας αυτής της μείωσης της εξατμισοδιαπνοής, τα αμπέλια που προστατεύονταν από φωτοβολταϊκά χρειάστηκαν 12-34% λιγότερο νερό. Η αγροβολταϊκή εγκατάσταση βελτίωσε επίσης το αρωματικό προφίλ του σταφυλιού, με αποτέλεσμα την αύξηση των ανθοκυανών (κόκκινες χρωστικές) κατά 13% και την αύξηση της οξύτητας κατά 9-14%.

Οι περισσότεροι αγρότες δεν έχουν τις τεχνικές γνώσεις για την εφαρμογή της αγροβολταϊκής. Μπορεί να χρειαστεί να καλέσουν εμπειρογνώμονες αν κάτι χαλάσει πέρα από τις δυνατότητές τους να το επιδιορθώσουν. Ως αποτέλεσμα, το κόστος πρόσληψης ενός επαγγελματία μπορεί να είναι απρόσιτο για πολλούς. Η συντήρηση του ηλιακού συστήματος είναι μια πρόσθετη δαπάνη που πρέπει να υπολογίσουν οι αγρότες.

Στο ζωντανό πεδίο της αγροβολταϊκής, αναδύεται μια αρμονική συνέργεια μεταξύ τεχνολογίας και φύσης, προσφέροντας μια πορεία προς ένα πιο βιώσιμο μέλλον. Καθώς πλοηγούμαστε στην περίπλοκη αλληλεπίδραση της ηλιακής ενέργειας και της γεωργίας, ας αγκαλιάσουμε την υπόσχεση που μας δίνει για ανθεκτικά οικοσυστήματα, αυξημένη παραγωγικότητα και έναν πιο πράσινο κόσμο. Με προσεκτική εξέταση και καινοτομία, η αγροβολταϊκή είναι έτοιμη να φωτίσει το ταξίδι μας προς μια αρμονική συνύπαρξη ενέργειας και γεωργίας.

Η τεχνολογία και η φύση που συνεργάζονται στην αγροβολταϊκή υπόσχονται ένα βιώσιμο μέλλον. Η Maysun Solar είναι πρωτοπόρος στον κλάδο της ηλιακής ενέργειας. Οι μονάδες πάνελ της Maysun Solar που έχουν κοπεί κατά το ήμισυ, MBB, IBC και Shingled έχουν ηγηθεί της βιομηχανίας από το 2008. Τα ολόμαυρα, μαύρα πλαίσια, ασημένια και γυαλί-σε-γυαλί ηλιακά πάνελ τους λειτουργούν καλά και συμπληρώνουν την αρχιτεκτονική αισθητική. Οι αποθήκες, τα γραφεία και οι συνεργασίες εγκαταστατών της Maysun Solar εκτείνονται σε όλο τον κόσμο. Η Maysun Solar είναι η φωτοβολταϊκή σας πηγή.
 

Πηγή:

1. Dinesh, H., & Pearce, J. M. (2016, February). The potential of agrivoltaic systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 54, 299–308. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.10.024
2. iseban. "Photovoltaic greenhouse and agricultural photovoltaic greenhouse". CVE. Retrieved 2023-02-26.
3. "These solar panels pull in water vapor to grow crops in the desert". Cell Press. Retrieved 18 April 2022.
4. Movellan, Junko (10 October 2013). "Japan Next-Generation Farmers Cultivate Crops and Solar Energy". renewableenergyworld.com. Retrieved 2017-09-11.
5. Solar Power Europe Agrisolar Best Practices Guidelines Version 1.0, p.43 and p.46 Case study
6. Agrivoltaics, the advantages of combining renewables and agriculture 
7. 5 Major Agrivoltaics Disadvantages by Olivia Bolt，AGRICULTURE 
8. Benefits of Agrivoltaics and 5 real-life examples of successful implementations by Laura Rodríguez
9. Agrivoltaics, the advantages of combining renewables and agriculture by Vector Renewables