Агроволтаичните инсталации позволяват на земеделците да извличат двоен “добив” от своите ниви и градини (снимка: Emilio Roggero в Wikimedia Commons, CC-BY 4.0)
Наскоро европейската фотоволтаична асоциация SolarPower Europe публикува дигитална карта, представяща повече от 200 агроволтаични проекта в на целия континент. Агроволтаиката набира скорост по цял свят, но подходите за съчетаване на земеделие и добив на слънчева енергия са различни – и също еволюират.
Проектите, представени в дигиталната карта на SolarPower Europe, се равняват на повече от 15 GW капацитет. Те представляват поредица от технологии, включително наземни фотоволтаични системи, междуредови, покривни и оранжерийни. Картата включва проекти в Австрия, Белгия, Франция, Германия, Италия, Литва, Холандия, Испания, Швейцария и Обединеното кралство.
Лина Дубина, политически съветник в SolarPower Europe, казва, че картата разкрива как слънчевата енергия и земеделието могат да вървят ръка за ръка, за да поддържат множество култури.
Фактори
Бързото нарастване на интереса към агроволтаиката се дължи на няколко фактора. Конфликтът за земеползването е основният от тях. Много от съвременните фотоволтаични проекти се изграждат върху терени, които представляват земеделска земя. Това обаче поражда противоречие: вместо да използваме земята за отглеждане на хранителни култури, ние я покриваме с фотоволтаици, а в същото време другаде сечем гори, за да освободим място за земеделие?!
Друг фактор, който движи развитието на фотоволтаиката, е стремежът на земеделците да извлекат максимални приходи и печалби от съществуващата земя. Ако може на една и съща територия едновременно да се отглеждат хранителни култури и да се добива електричество, това е по-доходоносно използване на нивите, нали?
Благоприятният ефект от частичното засенчване е трети фактор, тласнал напред фотоволтаиката. Оказва се, че сянката на соларните панели може да помогне на много от земеделските култури. Най-базовият аспект на това благоприятно въздействие е намаляването на топлинния стрес за растенията.
Жегата по пладне действа зле на голяма част от растителния свят, а за земеделците това е ощетяващо (напр. краставици, домати). Когато обаче има малки „късове“ сянка над растенията, предпазващи от жарещото слънце в най-големия зной, това намалява топлинния стрес за организма.
От друга страна, някои култури по природа са по-сенколюбиви, развиват се добре и дават повече плод при по-малко директна слънчева светлина (напр. горски ягоди, боровинки). Не на последно място при някои растения външният вид на плодовете се оказва с по-наситен цвят, ако са отглеждани в частична сянка (напр. броколи).
Класически наземни соларни панели
Най-старата и утвърдена форма на агроволтаика разчита на „повдигнати“ конструкции, върху които се монтират соларни панели, при което отдолу остава достатъчно пространство за развитието на насажденията. Височината на соларните модули може да е от 2 до около 4 метра в зависимост от изискванията на културите.
Изграждането на конструкцията изисква добро планиране какви насаждения ще се отглеждат на терена в дългосрочен план. Често срещана практика е проектирането на носещата конструкция да се съобразява с възможностите за обработка на почвата: вертикалните носещи греди се изграждат при отстояния, които позволяват свободното преминаване на земеделската техника.
Вътрередови фотоволтаици
Вътрередовите фотоволтаични инсталации са често срещана практика при насаждения, които изначално се отглеждат поредово и изискват отстояние между редовете, например лозя. Пространството между редовете се ангажира с наземни конструкции с гъсто подредени фотоволтаични системи, при които самите панели се поставят под оптимален наклон спрямо слънчевото греене.
Освен, че се оползотворява празното пространство, подходът има и това предимство, че сянката на соларните модули намалява нагряването на земната повърхност, спомагайки за намаляване на изпарението на вода, запазване на влажността на почвите и намаляване на нуждата от поливане.
Покриви на селскостопански сгради
Изграждането на соларни масиви върху покривите на селскостопански сгради е класическа форма на фотоволтаиката. Соларните покриви са добре утвърден формат, позволяващ оползотворяването на покривите – огрявани от слънце през по-голямата част от деня, осигуряващ по-голяма полезност на самите покриви.
Вертикални фотоволтаици
По-нова тенденция в агроволтаиката е изграждането на „стени“ от фотоволтаици сред земеделските насаждения. Това стана възможно благодарение на развитието на технологията на двулицевите соларни панели – модули, които имат активна фотоелектрична повърхност и от двете страни.
Този подход носи няколко предимства. Най-голямото от тях е „изместването“ на пика на производство на слънчева енергия. Вместо един пик, обичайно по пладне, двулицевите панели имат два пика на производителността – един сутрин и един късно следобед. За целта подредбата се организира така, че двете лица на панелите да са ориентирани по посока изток-запад.
Методът е удачен за широки равнинни територии, засаждани с не-високи култури – житни растения, рапица и др. Отстоянията между редовете с вертикални соларни панели се планират съобразно габаритите на селскостопанската техника, необходима за обработка на насажденията: най-често редовете се структурират през 6,8, 12 метра.
Соларни оранжерии
Арена на множество пилотни фотоволтачини проекти са оранжериите. Идеята за комбиниране на соларни панели с традиционното покриване на насажденията произтича от потребността за засенчване.
В общия случай земеделците търсят начини да затъмнят оранжериите по начин, който да намали слънчевото греене в оранжерията в пиковите часове (по пладне) за намаляване на топлинния стрес за растенията. Традиционно това се прави с боя, която се пръска върху оранжериите и отблъсква аст от естествената слънчева светлина.
Вместо боядисване на стъклените покриви обаче земеделските стопани могат да инсталират фотоволтаични панели върху покривите на оранжериите – с различна гъстота. Така те осигуряват частично засенчване, като в същото време произвеждат електроенергия.
Специфично в този случай е проектирането на конструкцията на оранжерията, така е тя да може да поеме фотоволтаичните плоскости наред с традиционното остъкление. В някои пилотни проекти се прилагат нарочно произведени за целта стъклени панели с „рехаво“ разположени върху тях соларни клетки.
Развитието на органичните фотоволтаични технологии, които са гъвкави и еластични, направи възможно инсталирането на соларни клетки и върху оранжерии, „завити“ с гъвкави полиетиленови покрития. Ефективността на тези клетки е по-ниска в сравнение с традиционните твърди, правоъгълни соларни панели от моно- и поли-кристален силиций. Въпреки това методът е привлекателен заради засенчващия ефект на соларните клетки.