Agrivoltaics: Aurinkopaneelien ja maatalouden yhdistelmä

Tulet lukemaan:
Mitä on agrivoltaiikka?
Kuinka monta erilaista agrivolttiikkaa on?
Mitä hyötyä agrivolttolatiikasta on?
Onnistuneet agrivolttiikan toteutukset
Agrivoltiikan haitat?

Agrivolttotekniikka, jossa yhdistyvät energiantuotanto ja maatalouden asiantuntemus, on läpimurtokäsite kestävissä käytännöissä. Tämä uudenlainen strategia, jossa aurinkosähkötekniikka ja perinteinen maatalous yhdistyvät sopusointuisesti, voi edistää älykkäitä maatalouskäytäntöjä ja hillitä ilmastonmuutosta. Agrivolttiikka tarjoaa toivoa vihreämmästä ja kestävämmästä tulevaisuudesta, kun maata hyödynnetään uudelleen energia- ja maatalouskäyttöön.

Tutustumme agrivoltiikan moniin lajeihin, hyötyihin ja inspiroiviin toteutuksiin. Agrivoltiikkaan, kuten jokaiseen muutostyöhön, liittyy haasteita, jotka on otettava huomioon. Opimme, miten tämä ainutlaatuinen tekniikka voi muuttaa maatalous- ja energiamaisemaamme tutkimalla lupauksia ja haittoja.

On olemassa kolme perustyyppiä agrivoltiikkaa, mukaan lukien kiinteät aurinkopaneelit viljelykasvien päällä, korotetut aurinkopaneelit ja aurinkokasvihuoneet. Näiden lisäksi tutkijat ovat kehittäneet myös muita monimutkaisia tyyppejä, kuten integroituja järjestelmiä ja dynaamisia agrivolttolaitteita. Kaikissa näissä lajeissa on erilaisia tekijöitä, joita hyödynnetään maksimoimaan sekä paneelien että viljelykasvien absorboiman aurinkoenergian määrä. Aurinkopaneelien kallistuskulma on tärkein muuttuja maatalouden aurinkopaneelijärjestelmissä. Muita tekijöitä, jotka otetaan huomioon määritettäessä maatalouden aurinkosähköjärjestelmän sijoitusta, ovat viljelykasvit, paneelien korkeus, auringon säteily ja paikallinen ilmasto.
1.Kiinteät aurinkopaneelit viljelykasvien yläpuolella

Useimmat perinteiset agrovoltajärjestelmäjärjestelmät koostuvat kiinteästi asennetuista aurinkopaneeleista, jotka on sijoitettu viljapeltojen päälle tai niiden väliin. Aurinkopaneelien tiheyttä tai kallistuskulmaa muuttamalla voidaan parantaa asennuksen tehokkuutta.

Pysyvä aurinkopaneeliasennus on yleisin tapa ottaa agrovoltaatiovoimalaitokset käyttöön laajamittaisissa hankkeissa (> 5 MW). Tämäntyyppinen agrovoltaikkatyyppi parantaa eläinten hyvinvointia, koska se tarjoaa helpon pääsyn varjoon, ja se mahdollistaa myös pysyvän kasvillisuuden ja laidunmaan viljelyn aurinkopaneelien välissä ja alla, joita voidaan käyttää laiduntamiseen.

Säätämällä alla olevien kasvien saaman valon ja varjon määrää aurinkokennorakenteet luovat vakaamman maatalous- ja energiajärjestelmän. Lisäksi se mahdollistaa viljelykasvien suojaamisen ankarilta sääolosuhteilta, mikä parantaa sadon kasvua.
2.Aurinkopaneelit korkeammalla tasolla

Aurinkopaneelien välissä voi olla riittävästi tilaa, jotta valo pääsee viljelykasveihin ja kasveihin, mikä edistää tervettä kasvua. Lisäksi paneeleita voidaan nostaa tai laskea hankkeen vaatimusten mukaan, jolloin sadonkorjuukoneet, ihmiset ja muut tavarat voivat kulkea niiden läpi.

3.Aurinko kasvihuoneet

Kokonaan aurinkoenergialla toimivat kasvihuoneet ovat olleet viime vuosina suosittu trendi. Siinä asennetaan kasvihuoneen katolle aurinkopaneelit, jotka tuottavat uusiutuvaa energiaa, jota voidaan syöttää takaisin verkkoon, varastoida tai käyttää kasvihuoneen omaan kulutukseen ja tarpeisiin (kuten valaistukseen, kastelujärjestelmään jne.) tavalla, joka ei vaaranna tuotantoa.

4.Integroidut järjestelmät

Saudiarabialaiset tutkijat ovat kehittäneet aurinkoenergialla toimivan laitteen, jossa käytetään uutta hydrogeeliä pinaatin viljelyyn ilmasta kerätyllä vedellä. Tutkijat käyttivät aurinkopaneelien avulla tapahtuvasta energiantuotannosta syntyvää sivutuotelämpöä pakottaakseen vettä ulos hydrogeelistä. Vesihöyry tiivistyy alla olevaan metallisäiliöön. Sitä vastoin hydrogeeli voi absorboida lämpöä ja alentaa paneelien lämpötilaa, jolloin aurinkosähköjärjestelmien hyötysuhde kasvaa jopa 9 prosenttia.

Tämä huippuluokan rakenne tarjoaa pitkän aikavälin edullisen vaihtoehdon elintarvikkeiden ja veden turvallisuuden parantamiseen kuivilla alueilla.

5.Dynamic agrivoltaic

Ensimmäinen ja perustavanlaatuisin dynaaminen järjestelmä luotiin Japanissa, jossa käytettiin ohuiden putkien päälle asetettuja ohuita paneeleita, jotka oli sijoitettu jalustoille ilman betonijalustoja. Paneelit ovat helposti irrotettavissa ja riittävän kevyitä, jotta niitä voidaan siirtää tai muuttaa käsin vuodenaikojen vaihtuessa ja maanviljelijän työskennellessä maalla. Tuulen kestävyyden parantamiseksi jokaisen aurinkopaneelin väliin on jätetty paljon tilaa.

Paneelien sijainti voidaan optimoida automaattisesti joissakin uudentyyppisissä maatalouden aurinkosähköjärjestelmissä, joissa käytetään seurantajärjestelmää. Esimerkiksi sveitsiläinen Insolight-yritys kehittää staattisia läpikuultavia aurinkopaneeleita, joissa on integroitu seurantajärjestelmä. Moduuli keskittää auringonvalon aurinkokennoihin, ja siinä on myös dynaaminen valonläpäisymekanismi, jota voidaan säätää maatalouden erityisvaatimusten mukaan.

1. Maksimoi aurinkopotentiaali ja tee aurinkoenergiasta tuottavampaa
Äskettäin julkaistussa tutkimuksessa todettiin, että maatalousmaalla, nurmialueilla ja kosteikoilla on kaikilla suuri aurinkosähköpotentiaali. Tutkimus osoitti myös, että maailman energiantarve voidaan tyydyttää aurinkosähköllä, kun vain yksi prosentti maatalousmaasta muutetaan agrivolttoelektroniikaksi. Liiallinen kuumuus voi kuitenkin heikentää huomattavasti aurinkotilojen tehoa ja tehokkuutta. Viljelykasvien istuttaminen suoraan aurinkosähköpaneelien alle voi alentaa niiden pintalämpötilaa ja pitää ne toiminnassa huipputehokkaina. Oregonin osavaltionyliopisto on osoittanut, että viljelykasvien istuttaminen suoraan aurinkopaneelien alle lisää sähköntuotantoa 10 prosenttia.

2. Maan tuottavuuden lisääminen
Aurinkosähköenergian yleistyessä kaikkialla maailmassa maanviljelijöiden mahdollisuus lisätä tulojaan kasvattamalla viljelykasveja ja tuottamalla kestävää energiaa on yhä tärkeämpää. Maailman aurinkosähkökapasiteetin odotetaan kasvavan 19 prosenttia vuonna 2021 edellisvuoteen verrattuna, yhteensä 843 086 MW:iin, kuten Kansainvälinen uusiutuvan energian virasto IRENA (International Renewable Energy Agency) raportoi.

3. Haihdunnan vähentäminen ja maaperän kosteuden lisääminen viljelykasvien kasvun parantamiseksi
Aurinkoa peittämällä aurinkopaneelit voivat säästää kastelun kustannuksia jopa 29 prosenttia. Maaperän kosteus lisääntyy ja kasvien vedentarve täyttyy sen seurauksena.

4. Vähentää kuumuuden ja äärimmäisten sääolojen kielteisiä vaikutuksia viljelykasveihin
Kun viljelykasveihin osuvan valon määrä saavuttaa valon kyllästymispisteen, se ei ole enää optimaalinen. Äärimmäinen kuumuus ja kylmyys vaativat molemmat viljelykasveilta enemmän vettä, mikä voi vahingoittaa niitä tai hidastaa niiden kasvua. Kallistamalla aurinkopaneeleita niin, että ne suuntaavat mahdollisimman paljon valoa sadolle, maatalouden aurinkosähköjärjestelmät (agrivoltaics) voivat lieventää lämpöstressiä ja muita epäsuotuisan sään haittavaikutuksia.
5.Ekosysteemien muuttaminen kestäviksi
Kieltämällä rikkaruohomyrkkyjen käytön, mehiläispesien käytön ja karjankasvatuksen pellon ympärillä sekä kasvillisuuden raja-aidoituksen asentamisen agrivolttiikka edistää kestävää kehitystä sekä luonnon monimuotoisuuden ja ekosysteemien suojelua ja parantamista.

1.BayWan Agri-PV-hanke Alankomaissa

BayWa r.e. rakensi Babberichiin, Alankomaihin, yhden ensimmäisistä kaupallisista Agri-PV-kohteistaan. BayWa r.e.:n Alankomaissa ja Saksassa toteuttamat Agri-PV-pilottihankkeet ovat edistäneet alan tietopohjan kasvua. Näissä tutkimuksissa tutkittiin pääasiassa vehnää, perunoita, selleriä, mustikoita, punaherukoita, vadelmia, mansikoita ja karhunvatukoita.

Tiedot osoittivat, että lämpötila paneelien alla oli kuumina päivinä kahdesta viiteen astetta viileämpi kuin tavanomaisilla puutarhatekniikoilla. Lämpöstressi vähenee ja vettä haihtuu vähemmän maaperästä haihtumalla. Lisäbonuksena lämpöä pidettiin yöllä jopa paremmin kuin muovipeitteiden alla, joita maanviljelijät käyttävät nykyisin marjojen pitämiseen lämpimänä (tämä voisi johtaa siihen, että maatiloilla käytettäisiin vähemmän muovia).

2. viininviljely Sun'Agri Agrivoltaics Ranskassa.

Laitos asennettiin Hérault'n viinialueelle Piolenciin osana ohjelmaa, jossa arvioitiin agrivolttiikan tehokkuutta eri maatalousympäristöissä. Kuusisataa tuhannesta neliömetristä koeohjelmassa istutettuja viinirypäleitä varjostettiin niiden joustavalla agrivolttola-järjestelmällä.

Haihdunnan vähenemisen vuoksi aurinkosähköllä varjostetut viiniköynnökset tarvitsivat 12-34 prosenttia vähemmän vettä. Agrivolttolaitteisto paransi myös rypäleiden aromaattista profiilia, sillä antosyaanien (punaiset pigmentit) määrä kasvoi 13 prosenttia ja happamuus 9-14 prosenttia.

1.Agrivolttojärjestelmät ovat monimutkaisia, ja niiden perustaminen ja ylläpito vaatii paljon aikaa ja rahaa.
Useimmilla viljelijöillä ei ole teknistä tietämystä agrivoltiikan käyttöönottoon. He saattavat joutua kutsumaan asiantuntijoita, jos jokin rikkoutuu niin, etteivät he pysty sitä korjaamaan. Tämän vuoksi ammattilaisen palkkaaminen voi olla monille mahdoton kustannus. Aurinkosähköjärjestelmän ylläpito on lisäkustannus, joka viljelijöiden on otettava huomioon.

3. Maatalouden aurinkosähköjärjestelmien aiheuttama varjostus voi vaikuttaa joidenkin viljelykasvien kasvuun.
Kaikki kasvit eivät menesty varjossa. Yleisimmät viljelykasvit, maissi ja vehnä, kituutuvat pahasti varjossa. Salaatti, pinaatti ja tomaatit sietävät varjoa, mutta ne eivät riitä ylläpitämään valtavaa väestöä. Siksi on tärkeää löytää järkevä tasapaino sähköntuotannon ja viljelykasvien viljelyn välille.

Vilkkaassa agrivoltiikan maailmassa syntyy harmoninen synergia teknologian ja luonnon välillä, joka tarjoaa tien kestävämpään tulevaisuuteen. Kun selvitämme aurinkoenergian ja maatalouden monimutkaista vuorovaikutusta, voimme hyödyntää sen lupauksia ekosysteemien kestävyydestä, tuottavuuden parantamisesta ja vihreämmästä maailmasta. Huolellisen harkinnan ja innovaatioiden avulla maatalouden aurinkopaneelit ovat valmiina valaisemaan matkaamme kohti energian ja maatalouden harmonista rinnakkaiseloa.

Teknologian ja luonnon yhteistyö agrivolttotiikassa lupaa kestävää tulevaisuutta. Maysun Solar on aurinkoenergia-alan edelläkävijä. Maysun Solarin puoliksi leikatut, MBB-, IBC- ja Shingled-paneelimoduulit ovat johtaneet alaa vuodesta 2008 lähtien. Niiden täysin mustat, mustakehyksiset, hopeanväriset ja lasista lasiin -aurinkopaneelit toimivat hyvin ja täydentävät arkkitehtonista estetiikkaa. Maysun Solarin varastot, toimistot ja asentajakumppanuudet ulottuvat kaikkialle maailmaan. Maysun Solar on aurinkosähköinen resurssisi.

Viite:

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