Az agrovoltaics – a napelemes berendezések termőföld mellé történő elhelyezésének gyakorlata – világszerte egyre gyakrabban kerül alkalmazásra, hogy a földhasználat veszélyeztetése nélkül elosztott tiszta energiát vezessenek be.
Az Oregoni Állami Egyetem kutatása szerint a napenergia és a mezőgazdasági energia együttes elhelyezése a teljes villamosenergia-termelés 20 százalékát biztosíthatja az Egyesült Államokban. A kutatók szerint az agrovoltaik nagyarányú telepítése évi 330 ezer tonnával csökkentheti a szén-dioxid-kibocsátást, a terméshozamot „minimálisan” érintve.
A tanulmány szerint Maryland állam nagyságú területére lenne szükség ahhoz, hogy az agrovoltaik fedezzék az Egyesült Államok villamosenergia-termelésének 20 százalékát. Ez körülbelül 13,000 1 négyzetmérföld, vagyis az Egyesült Államok jelenlegi mezőgazdasági területének 1 százaléka. Világviszonylatban a becslések szerint az összes mezőgazdasági terület XNUMX százaléka tudná megtermelni azt az energiát, amelyre a világnak szüksége van, ha napelemekké alakítanák át.
Az agrovoltaikus panelek telepítésének számos módja van. Az egyik legelterjedtebb módszer a létesítmény megemelése, hogy helyet adjon a mezőgazdasági berendezéseknek vagy az állatoknak, hogy szabadon mozoghassanak alatta. Egy másik divatos megoldás a fotovoltaikus panelek függőleges tájolása, így a panelek sorai között nagy szabad terek maradnak.
Egyesült Államok
A kaliforniai Somersetben német tervezésű Sunzaun függőleges napelemeket szereltek fel egy szőlőültetvényre. A telepítő, a Sunstall fejlesztette ki a 43 450 W-os, mikroinverterhez csatlakoztatott modulból és két akkumulátorból álló telepítést.
A minimalista dizájn a modulok keretein lévő lyukakat használta fel, hogy két cölöphöz egyszerűen rögzíthető legyen, így nem volt szükség nehéz polcrendszerre. A bifaciális napelem modulok energiát termelnek a függőlegesen orientált tömb mindkét oldalán.
A hagyományos vízszintes tájolású rendszerekben a panelek polcrendszerre szereléséhez használt sínek általában a panel tervezett méretéhez illeszkednek. Ha a panel mérete megváltozik az összes többi komponens beszerzésének befejezése után, a projekt késéseket tapasztalhat, miközben a sínek újratervezése megtörténik, hogy megfeleljen a frissített panelméretnek. A Sunzaun kialakítás lehetővé teszi, hogy könnyen alkalmazkodjon a panel méretének változásához az egyes kötegek közötti távolság beállításával. Szükség esetén lehetőség van a panelek talajtól való magasságának beállítására is.
Németország
A Lipcsei Alkalmazott Tudományok Egyetem tudósai tanulmányozták a nyugat-kelet irányú vertikális fotovoltaikus rendszerek tömeges elterjedésének lehetséges hatását a német energiapiacon. Azt találták, hogy ezek a létesítmények jótékony hatással lehetnek az ország hálózatának stabilizálására, miközben lehetővé teszik a mezőgazdasági tevékenységekkel való nagyobb integrációt, mint a hagyományos, földre szerelt fotovoltaikus erőművek.
A tudósok azt találták, hogy a vertikális fotovoltaikus rendszerek a téli hónapokban a legnagyobb villamosenergia-igény és a legtöbb áramellátás felé tolhatják el a napenergia teljesítményét, ezáltal csökkentve a napsugárzás korlátozását.
„Ha az energiarendszer modellbe 1 TW töltő-kisütési teljesítményű és 1 TWh kapacitású villamosenergia-tárolót építünk be, akkor a hatás akár 2 Mt/a CO2.1 megtakarításra csökken, ha a függőleges modulok 70 százaléka kelet felől irányul. nyugatra és 30 százaléka dél felé hajlik” – mondták. „Végül, bár egyesek számára irreálisnak tűnik a vertikális erőművek 70 százalékos arányának elérése, még az alacsonyabb ráta is jótékony hatással van.”
Japán
Japánban a Luxor Solar KK, a Luxor Solar német modulgyártó leányvállalata 8.3 kW-os függőleges fotovoltaikus rendszert épített az Eco Rice Niigata tulajdonában lévő rizsfeldolgozó gyár parkolójában.
„Az autók a függőleges rendszerek között fognak parkolni” – magyarázta Uwe Liebscher, a Luxor Solar KK ügyvezető igazgatója a PV magazinnak. "Ennek a rendszernek az a célja, hogy megmutassa a téli tartósságot és a hó visszaverődésének köszönhető további energiateljesítményt." Niigata viszont arról ismert, hogy nagy hóterhelésű terület, télen akár 2-3 méteres hó is előfordulhat.”
A déli fekvésű rendszer a Luxor Solar saját heterojunkciós napelem moduljait, valamint a német Next2Sun függőleges fotovoltaikus specialista szerelési rendszereit és a japán Omron invertereit tartalmazza. A függőleges szerelvény a rendszer mellett található rizsfeldolgozó üzemet látja el árammal. Nagaoka városa 2 millió jennel (14,390 XNUMX dollár) finanszírozta a projektet.
„A függőleges telepítés a termőföldnek csak minimális területét használja fel, miközben a növényeket elérő fény több mint 85 százalékát fenntartja, ami optimális egyensúlyt biztosít a napenergia és a mezőgazdaság között, ami döntő fontosságú Japánban” – magyarázza. „Ez lehetővé teszi számunkra, hogy nagy léptékben építsünk ki agrárvoltaikus rendszereket közhasznú mezőgazdasági területeken, például búza, burgonya vagy rizs számára.”
Franciaország
Franciaországban a TotalEnergies és az agrovoltaikával foglalkozó InVivo egy 111 kW-os vertikális agrovoltaikus bemutatót dobott piacra. A TotalEnergies szerint a kísérleti telepítés során megvizsgálják a napelemek hatását a mezőgazdasági hozamra, valamint a biodiverzitásra, a szén-dioxid tárolására és a vízminőségre.
„Meggyőződésünk, hogy a zöldáram-termelés, a biogáz és a mezőgazdaság között kialakult szinergiák jelentik az egyik megoldást energia- és élelmiszerfüggetlenségünk garantálására” – mondta Thierry Muller, a TotalEnergies Renouvelables France vezérigazgatója.
Svédország
A Mälardalen Egyetem (Svédország) tudósai kifejlesztettek egy számítási folyadékdinamikai (CFD) modellt, amely megkönnyíti a mikroklíma elemzését függőleges fotovoltaikus projektekben. A CFD-szimulációkat a szilárd anyagok és gázok testeken keresztüli és körüli áramlásával kapcsolatos összetett egyenletek megoldására használják, amelyek felhasználhatók a mezőgazdasági rendszereken belüli mikroklíma elemzésére.
„Az agrivoltaikus (AV) rendszermodelleket gyakran használják majd új AV-rendszerek tervezésére, valamint döntéshozatalra, mivel a mikroklimatikus változások elemezhetők/jósolhatók az AV-rendszer elhelyezkedése és megoldása alapján” – mondta Sebastian Zainalli kutató. mondta a pv magazinnak.w
A tanulmány 38 százalékos csökkenést figyelt meg a napsugárzás intenzitásában a függőleges fotovoltaikus modulok által árnyékolt talajterületeken.
Kulcsfontosságú elvek
Az Egyesült Államok Nemzeti Megújuló Energia Laboratóriuma öt alapelvet ajánlott fel az agrovoltaik sikeréhez, köztük:
Éghajlati, talaj- és környezeti viszonyok: Egy hely környezeti adottságai alkalmasnak kell lenniük mind a napenergia-termelésre, mind a kívánt növénykultúra vagy növénytakaró számára.
Konfigurációk, napelemes technológiák és kialakítások: A napelemes technológia megválasztása, a telephely elrendezése és egyéb infrastruktúrák mindent befolyásolhatnak a napelemeket érő fény mennyiségétől kezdve egészen addig, hogy egy traktor, ha szükséges, át tud-e haladni a panelek alatt. „Ez az infrastruktúra a következő 25 évben a földön lesz, tehát a tervezett felhasználásnak megfelelően kell megépíteni. A projekt sikere ezen múlik” – mondja James McCall, az InSPIRE-n dolgozó NREL-kutató.
Terményszelekciós és termesztési módszerek, vetőmag- és növényzettervek, valamint kezelési megközelítések: Az agrárvoltaikus projekteknek olyan növényeket vagy talajtakarókat kell kiválasztaniuk, amelyek a helyi klímájukban jól boldogulnak a panelek alatt, és nyereségesek a helyi piacokon.
Kompatibilitás és rugalmasság: Az agrovoltaikokat úgy kell megtervezni, hogy azok alkalmazkodjanak a napelemes berendezések tulajdonosainak, szoláris üzemeltetőinek és a gazdálkodóknak vagy földtulajdonosoknak egymásnak ellentmondó igényeihez, hogy lehetővé tegyék a hatékony mezőgazdasági tevékenységeket.
Együttműködés és partnerségek: Minden projekt sikeréhez elengedhetetlen a csoportok közötti kommunikáció és megértés.
Egy forrás: https://www.pv-magazine-mexico.com