Saules enerģijas paplašināšanās Spānijā un lielākajā daļā Eiropas ir radījusi ievērojamu dilemmu: Kā turpināt uzstādīt fotoelektriskos paneļus, neiznīcinot lauksaimniecības zemiTeritorijās ar bagātīgu pieejamo zemi, kā tas ir lielās valstīs ārpus ES, konflikts ir mazāks, bet lauksaimniecības valstī ar ierobežotu zemi, piemēram, Spānijā, katrs hektārs ir svarīgs.
Pēdējos gados agrovoltātika pakāpeniski ir kļuvusi par diskusiju tēmu tehniskās debatēs, nozares konferencēs un publiskās palīdzības programmās, piemēram, reālistisks veids, kā saskaņot lauksaimniecību un fotoelektrisko ražošanuŠo tendenci papildina jaunas daļēji caurspīdīgu paneļu tehnoloģijas un īpaši kultūraugu dizaini, kuru mērķis ir samazināt ēnojumu, neupurējot konkurētspējīgu elektroenerģijas ražošanu.
Kas ir agrovoltātika un kāpēc tā ir tik interesanta Spānijas laukiem?
Runājot par agrovoltaisku, mēs domājam sistēmas, kas Tie apvieno lauksaimniecisko darbību un saules enerģijas ražošanu uz vienas un tās pašas virsmas. saules enerģijas saimniecībasRuna nav tikai par paneļu izvietošanu virs zemes, bet gan par tādu konstrukciju, blīvuma un paneļu veidu projektēšanu, kas ļauj augam saņemt gaismu, ūdeni un ventilāciju, kas nepieciešama normālai vai pat labākai augšanai.
Arvien pieaugošo klimata mērķu kontekstā — Eiropas Savienības mērķis ir panākt, lai ievērojama daļa tās elektroenerģijas tiktu ražota no atjaunojamiem energoresursiem, lai līdz gadsimta vidum sasniegtu oglekļa neitralitāti — fotoelektriskā enerģija ir kļuvusi par centrālo komponentu. Straujais paneļu cenu kritums, ko lielā mērā noteica Āzijas pārprodukcija, ir veicinājis to plašu ieviešanu, bet arī ir pastiprinājis spiedienu uz lauksaimniecības, lopkopības un mežsaimniecības zeme.
Tādēļ agrovoltāiku sāk uzskatīt par sava veida "satikšanās punktu" starp divām pasaulēm, kuras līdz nesenam laikam tika uztvertas kā konfliktējošas: pārtikas nodrošinājums un enerģētikas pārejaSpānijas pieredze liecina, ka, ja paneļi ir labi izstrādāti, to uzstādīšana var aizsargāt kultūraugus no pārmērīga starojuma, palīdzēt taupīt ūdeni un nodrošināt papildu ienākumu avotu lauksaimniekiem.
Turklāt reģionos ar pieaugošu ūdens trūkumu un biežākiem karstuma viļņiem šī tehnoloģija tiek augstu vērtēta kā klimata pārmaiņu pielāgošanās rīksārpus tās lomas emisiju samazināšanā.
Galvenais tehniskais izaicinājums: kultūraugu ēnojums
Galvenais šķērslis tradicionālajām fotoelektriskajām sistēmām laukā ir viegli saprotams: Paneļi met ēnu, un ne visas kultūras to panes vienādi.Ja augs saņem mazāk starojuma nekā tam nepieciešams, tā fotosintēzes spēja samazinās un līdz ar to arī produktīvā raža.
Pirmajos lauksaimniecības sprieguma izmēģinājumos uzmanība tika pievērsta paneļu augstuma, atstatuma un slīpuma regulēšanai, lai radītu daļēju ēnu, kā arī tādu kultūraugu izvēlei, kas ir relatīvi tolerantas pret filtrētā apgaismojuma apstākļiem. Turklāt tika sākti testēt divpusējus paneļus, kas spēj izmantot no zemes atstaroto gaismu, lai gan tas pilnībā neatrisināja dilemmu starp Saules enerģijas ražošana un gaismas pieejamība kultūraugiem.
Galvenais ir atrast līdzsvarot kur augiem ir pietiekami daudz gaismas fotosintēzei, savukārt fotoelektriskā sistēma saglabā saprātīgu investīciju atdevi. Tieši šeit noder īpašu materiālu un dizainu izstrāde, piemēram, daļēji caurspīdīgi vai viļņu garuma selektīvi paneļi.
Vairāki pētījumi ir vienisprātis par vadlīniju slieksni: Lielākajai daļai kultūraugu ir nepieciešama aptuveni 60% lietderīgās gaismas caurlaidības. lai saglabātu normālu veiktspēju. Zem šīs vērtības veiktspējas zudumi strauji pieaug; virs tās daudzsološāka ir integrācija ar fotoelektriskajiem elementiem.
Haenas Universitātes priekšlikums: RearCPVbif puscaurspīdīgi paneļi
Šajā kontekstā komanda no University of Jaen ir piedāvājis risinājumu, kas cenšas risināt problēmu, sākot ar paša paneļa dizainu. Viņu priekšlikums ir balstīts uz jaunas paaudzes daļēji caurspīdīgiem fotoelektriskajiem moduļiem, kas spēj ražot elektrību, vienlaikus ļaujot kultūraugiem iziet cauri nepieciešamajai gaismai.
Pētījums, kas publicēts zinātniskajā platformā Science Direct, analizē tehnoloģiju no diviem pamatparametriem: vidējā redzamā caurlaidība un vidējā fotosintēzes caurlaidībaPraksē šie rādītāji mēra, cik procentu augiem noderīgā starojuma sasniedz paneļa otru pusi pēc tam, kad tas ir izgājis cauri materiālam un saules baterijām.
Piedāvātais jauninājums ir ietverts sistēmā ar nosaukumu RearCPVbif (aizmugurējā koncentratora fotoelektriskais bifaciālais)Šī tehnoloģija pieder pie STPV (daļēji caurspīdīgu fotoelektrisko paneļu) saimes, taču tai ir sava unikāla pieeja. Atšķirībā no citiem risinājumiem, kas vienkārši rada spraugas vai samazina šūnu blīvumu, šī tehnoloģija integrē optiskie koncentratori aizmugurē moduļa.
Vienkārši sakot, gaisma, kas netiek tieši izmantota paneļa priekšpusē, tiek novirzīta uz divfāžu šūnu aizmuguri, tādējādi palielinot elektroenerģijas ražošanu, neapdraudot caurspīdīgumu. Pētnieki uzsver, ka viņu dizains Tas sasniedz aptuveni 60% optisko caurlaidību., vērtība, kas ir saderīga ar vairuma dārzkopības kultūru fotosintēzes ciklu.
Caurspīdīgums, efektivitāte un temperatūra: delikātais līdzsvars
Haenas Universitātes pētījumu virziens atšķiras no citām "caurspīdīgām" pieejām, ko nozare ir izvērtējusi pēdējos gados. No vienas puses, pastāv paneļi, kas nav selektīvi pēc viļņu garuma, un Tie absorbē ievērojamu daļu no Saules spektra. Tie samazina materiāla krāsu vai ievieto spraugas starp šūnām, lai palielinātu caurspīdīgumu. Problēma ir tā, ka šī caurspīdīgums kultūraugiem bieži vien ir nepietiekams.
Otrā galējībā ir selektīvie paneļi, kas Tie galvenokārt absorbē ultravioleto un tuvā infrasarkanā starojuma starojumu.Tas ļauj iziet cauri lielākai daļai redzamās gaismas, kas augiem ir visvairāk nepieciešams. Šāda veida risinājumi piedāvā piemērotāku pamatu agroelektriskajai tehnoloģijai, lai gan to rūpnieciskā ieviešana vēl ir izstrādes stadijā.
RearCPVbif priekšlikums ir balstīts tieši uz šo selektīvo loģiku, taču tajā ir pievienota aizmugurējo optisko koncentratoru izmantošana, lai maksimāli palielinātu pieejamo enerģiju, neaptumšojot kultūraugu vidi. Saskaņā ar pētnieku Alvaro Varela-Albacete un Eduardo Fernández vadītās komandas teikto, Pašreizējā STPV tehnoloģija netiek pietiekami izmantota. un tas var darboties daudz labāk lauksaimniecības lietojumos, ja to apvieno ar šāda veida koncentratoru.
Vēl viens aspekts, ko autori ir rūpīgi apsvēruši, ir sistēmas termiskā uzvedība. Viena no biežāk sastopamajām bažām, uzstādot fotoelektriskos jumtus virs kultūraugiem, ir risks radīt nevēlams siltumnīcas efektsmainot mikroklimatu zem paneļiem. Veiktajos testos šūnu temperatūra saglabājās zem 70°C, kas ir svarīgs atskaites punkts, lai izvairītos no negatīvas ietekmes uz tiešo vidi.
Šāda veida temperatūras ierobežojumi veicina agroelektrisko struktūru darbību. nekļūt par jumtiem, kas aiztur siltumu pārmērīgi, kas ir īpaši jutīgi apgabalos, kur jau ir karsts un ir maz ūdens.
No laboratorijas uz lauku: testi ar reālām kultūrām un uzmanības centrā intensīvā dārzkopība
Viena no šīs attīstības stiprajām pusēm ir tā, ka Tas jau ir izraisījis nozares uzņēmumu un organizāciju interesi.Pētnieki ir apstiprinājuši kontaktus ar dažādām struktūrām, lai paātrinātu gan moduļu rūpniecisko mērogošanu, gan to integrāciju reālās darbībās.
Ceļvedis tagad ietver izmēģinājuma kampaņas komerciālām kultūrām, kurās tiks novērtēta ne tikai elektroenerģijas ražošana, bet arī galvenie agronomiskie parametri: raža, produktu kvalitāte, apūdeņošanas vajadzības, augsnes temperatūra un mitrums, kā arī citi. Mērķis ir iegūt pamatotus datus, kas ļaus pielāgot dizainu katras kultūras un reģiona īpašajām vajadzībām.
Reģioni, piemēram, AlmerijaŠīs teritorijas, kurām raksturīga intensīva siltumnīcu dārzkopība un pieaugoša fotoelektrisko elementu izmantošana, kļūst par ideāliem scenārijiem šāda veida tehnoloģijām. Tur lielu lauksaimniecības plastmasas un saules enerģijas lauku līdzāspastāvēšana paver durvis hibrīdmodeļiem, kuros jumta vai konstrukciju daļas var pildīt divas funkcijas.
Ja izmēģinājumi apstiprinās sākotnējos rezultātus, agroelektriskā elektronika ar daļēji caurspīdīgiem paneļiem varētu kļūt par izšķirošu instrumentu Tā sauktā "plastmasas jūra" pastāv līdzās īstai "paneļu jūrai"neapdraudot dārzkopības ražošanu.
Pieredze un dati Spānijā: no Mursijas līdz vīna dārziem un olīvu birzīm
Papildus materiālu pētījumiem Spānija sāk uzkrāt Lauka pieredze, kas pierāda agrovoltātikas efektivitāti reālos apstākļos. Viens no reģioniem, kurā tiek panākts vislielākais progress, ir Mursijas reģions ar augsti tehnoloģisku lauksaimniecību un vairāk nekā 3.300 saules gaismas stundām gadā.
Mursijas Universitātē un dažādos pētniecības centros ir prezentēti rezultāti, kas norāda gan uz agronomiskiem, gan ekonomiskiem ieguvumiem. Specializētās konferencēs Spānijas Fotoelektriskā savienība (UNEF) pulcēja pētniekus, valdības aģentūras un uzņēmumus, lai analizētu, kā šie modeļi Tie nodrošina lauksaimniekiem papildu ienākumus. nepiespiežot viņu atteikties no savas galvenās darbības.
Izmēģinājumi, kas veikti gan sauszemes kultūrās, gan vīna dārzos un olīvu birzīs, liecina, ka paneļu stratēģiska izvietošana var samazināt iztvaikošanu līdz pat 30%lai labāk kontrolētu ūdens zudumu no augsnes un aizsargātu kultūraugus no ekstremāla karstuma periodiem. Tas viss, nesamazinot un pat neuzlabojot ražu noteiktos klimatiskajos stresa apstākļos.
Piemēram, izmēģinājuma vīna dārzos paneļi ir integrēti, neietekmējot vīnogu ražu vai vīna kvalitāti, vienlaikus panākot lielāka mitruma saglabāšana augsnēDaži pētījumi liecina par olīvu birzīm ražošanas pieaugumu par aptuveni 5 %, kā arī par kultūraugu labāku reakciju uz nelabvēlīgiem laika apstākļiem, kas ir ļoti svarīgi reģioniem, kuri ir ļoti atkarīgi no olīvu birzīm.
Paralēli centrālā administrācija strādā pie konkrētiem kritērijiem, lai nodrošinātu, ka šajos projektos lauksaimnieciskā darbība joprojām ir prioritāte un saderīga ar KLPŠī juridiskā noteiktība ir būtiska, lai mudinātu kooperatīvus un individuālos lauksaimniekus ieguldīt agroelektriskos risinājumos, nebaidoties zaudēt Eiropas atbalstu.
Mursija kā laboratorija: agroelektriskie projekti siltumnīcās un eksperimentālos parauglaukumos
Mursijas reģionālā valdība ir spērusi nākamo soli, nepārprotami veicinot Agrivoltā enerģija kā instruments lauksaimniecības zemes izmantošanas optimizēšanaiVides, universitāšu, pētniecības un Marmenoras ministrija ir uzsvērusi šīs tehnoloģijas potenciālu kopienā ar augstu saules starojumu un augsti attīstītu apūdeņoto lauksaimniecību.
Mursijas Lauksaimniecības un vides pētniecības un attīstības institūts (IMIDA) koordinē vairākus novatoriskus projektus. Viens no tiem, kas atrodas La Alberkā, koncentrējas uz siltumnīcu dārzkopībaSākotnējie rezultāti liecina par ražas pieaugumu, kas saskaņā ar izmēģinājumiem svārstās no 20% līdz 60% atkarībā no kultūrauga un iekārtas konstrukcijas.
Paneļi ne tikai nodrošina enerģiju darbībai, bet arī Tie samazina augu karstuma un radiācijas stresu.Tas paver iespējas ieviest kultūraugus, kurus iepriekš bija grūti audzēt daļēji sausā klimatā. Daļēja ēna palīdz mazināt temperatūras svārstības un labāk izmantot pieejamo ūdeni.
Vēl viens ievērojams projekts ir tā sauktais PS Agrovoltaica, kas uzstādīta El Mirador Lauksaimniecības demonstrācijas un pārneses centrā (CDTA) Sanhavjerā. Tā ir aptuveni 36 kilovatu eksperimentāla infrastruktūra, kas apvieno saules enerģijas izsekotāji, necaurspīdīgi moduļi un daļēji caurspīdīgi paneļi, kā arī vadības zonu bez fotoelektriskās instalācijas.
Šī konfigurācija ļauj detalizēti uzraudzīt vides un ražošanas parametrus un ļauj salīdzināt, kā augstums, orientācija, paneļu tips un struktūras blīvums ietekmē mikroklimatu un kultūraugu produktivitāti. Ģenerētie dati kalpo kā atsauce uz izstrādāt atkārtojamas sistēmas citām saimniecībām Mursijā un reģionos ar līdzīgiem apstākļiem.
Institucionālais atbalsts un publiskais atbalsts agroelektriskajiem projektiem
Agroelektrisko tehnoloģiju ieviešanu Spānijā nevar izskaidrot tikai ar tehniskām vai agronomiskām interesēm: Valsts palīdzībai ir svarīga loma lai paātrinātu investīcijas un samazinātu risku lauksaimniekiem. Enerģijas dažādošanas un taupīšanas institūts (IDAE) ir izsludinājis vairākus konkrētus uzaicinājumus iesniegt inovatīvus atjaunojamās enerģijas projektus.
Vienā no jaunākajām finansējuma līnijām, kas piešķirtas inovatīvai atjaunojamai enerģijai, IDAE ir piešķīrusi 148,5 miljoni eiro 199 projektiemDaudzi no šiem projektiem ir saistīti ar agroelektriskiem risinājumiem ar enerģijas uzkrāšanu. No šīs summas aptuveni 77,1 miljons eiro ir koncentrēti 62 projektos, kas ir tieši saistīti ar lauku saimniecībām, kurās audzē kokus un dārzkopības kultūras.
Vienlaikus vairāk nekā 87 miljoni eiro ir piešķirti 73 iniciatīvu grupai, kas apvieno agroelektriskā un peldošā fotoelektriskā enerģijaAr uzstādīto jaudu, kas pārsniedz 160 MWp, un vairāk nekā 180 MWh saistīto uzglabāšanas jaudu, šīs investīcijas, kas lielākoties tiek finansētas no Eiropas atveseļošanas plāna līdzekļiem, ir paredzētas, lai demonstrētu hibrīdo zemes un ūdens izmantošanas modeļu tehnisko un ekonomisko dzīvotspēju.
Lauksaimniecības kooperatīvi uzsver, ka agroelektriskā enerģija var darboties kā ienākumu piemaksa lauksaimniekiem ar samazinātiem ienākumiem vai zemām pensijāmIr vērts atcerēties, ka fotoelektriskajai enerģijai jau 2000. gadu beigās bija stabilizējoša loma daudziem profesionāļiem. Tagad svārstīgo enerģijas cenu un klimata spiediena konteksts šos risinājumus atkal padara pievilcīgus.
Ekoloģiskās pārejas un demogrāfisko izaicinājumu ministrija (MITECO) uzstāj, ka izvietošana jāveic, garantējot lauksaimnieciskās darbības prioritāti un nodrošinot normatīvo aktu saderību ar KLPŠis darba virziens kopā ar nacionālo iniciatīvu karšu un tehnisko vadlīniju izstrādi tiecas sniegt pārliecību tiem, kas apsver iespēju pāriet uz agroelektrisko energoefektivitāti.
Izmērāmi ieguvumi: ūdens, mikroklimats un jauni lauku ekonomikas modeļi
Spānijā un citās salīdzināmās vidēs veikto izmēģinājumu dati norāda uz vairākām atkārtotām priekšrocībām. Viena no visbiežāk minētajām ir uzlabota ūdens apsaimniekošanaPaneļu radītā daļējā ēna samazina iztvaikošanu un līdz ar to ūdens daudzumu, ko augi zaudē siltuma un starojuma rezultātā.
Apūdeņošanas sistēmās peldošās fotoelektriskās iekārtas, kas uzstādītas uz plostiem, piedāvā arī papildu priekšrocības: daļēji pārklājot virsmu, Tas samazina iztvaikošanu un palīdz kontrolēt aļģu augšanu.Šīs ir bieži sastopamas problēmas siltā klimatā. Vienlaikus uz vietas saražotā enerģija atvieglo sūkņu elektrifikāciju un efektīvākas apūdeņošanas sistēmas.
No klimatiskā viedokļa ēnas un ventilācijas kombinācija zem fotoelektriskajām konstrukcijām veicina lai mazinātu ekstremālus karstuma viļņusTas ir īpaši svarīgi arvien garāku un sausāku vasaru apstākļos. Dažām kultūrām pētnieki ir novērojuši zemāku karstuma stresa līmeni un stabilāku sniegumu karstuma viļņu laikā.
Tas viss rada ekonomiskās iespējas lauku apvidiem. Agrivoltika ne tikai ražo elektroenerģiju, ko var izmantot pašpatēriņam vai pārdot tīklā, bet arī Tas paver durvis jauniem biznesa modeļiem un sadarbībai starp lauksaimniekiem un enerģētikas uzņēmumiem.Apgabalos, kuros draud lauksaimniecības pamešana, šāda veida projekti tiek uzskatīti par veidu, kā saglabāt aktivitāti un nodarbinātību.
UNEF izpilddirektors uzstāja, ka "nav dihotomijas starp lauksaimniecību un fotoelektrisko enerģiju", ja zemes izmantošana tiek pareizi plānota, norādot, ka lielākā daļa lauksaimniecības zemes arī turpmāk tiks atvēlēta tikai pārtikas ražošanai. Viņaprāt, izaicinājums ir maksimāli izmantot šo nelielo procentuālo daļu, kas piešķirta agroelektriskajai enerģijai. kalpot kā piemērs abu lietojumu līdzāspastāvēšanai.
Agrovizolikas attīstība Spānijā un citās Eiropas valstīs sāk pierādīt, ka izvēle starp saules paneļiem un kultūraugiem nav neizbēgama: ar tādām tehnoloģijām kā RearCPVbif puscaurspīdīgie paneļi, labi izstrādātiem agronomiskajiem izmēģinājumiem un atbalsta un noteikumu sistēmu, kas piešķir prioritāti lauksaimnieciskajai darbībai, tas ir iespējams. ražot tīru enerģiju un pārtiku uz tās pašas zemes, uzlabot noturību pret klimata pārmaiņām un piedāvāt jaunu ienākumu avotu lauku apvidiem neupurējot tās būtisko funkciju barības ķēdē.
