Agrovoltaics – käytäntö sijoittaa aurinkosähköasennuksia viljelymaan viereen – on otettu käyttöön useammin ympäri maailmaa keinona ottaa käyttöön hajautettua puhdasta energiaa maankäytöstä tinkimättä.
Oregon State Universityn tutkimuksen mukaan aurinko- ja maatalousenergian yhteissijoittaminen voisi tuottaa 20 prosenttia Yhdysvaltojen kokonaissähköntuotannosta. Tutkijoiden mukaan laajamittainen maataloussähköjen asennus voisi johtaa 330 tuhannen tonnin vuosittaiseen hiilidioksidipäästöjen vähennykseen, mikä vaikuttaisi "minimaalisesti" sadon tuottoon.
Tutkimuksen mukaan tarvittaisiin Marylandin osavaltion kokoinen alue, jotta agrovoltaics kattaisi 20 prosenttia Yhdysvaltojen sähköntuotannosta. Se on noin 13,000 1 neliökilometriä eli 1 prosentti Yhdysvaltain nykyisestä maatalouspinta-alasta. Globaalissa mittakaavassa on arvioitu, että XNUMX prosentti kaikesta viljelymaasta voisi tuottaa maailman tarvitsemaa energiaa, jos se muunnetaan aurinkosähköksi.
Agrovoltaic-paneelien asentamiseen on monia tapoja. Yksi yleisimmistä menetelmistä on tilan nostaminen niin, että sen alle jää tilaa maatalouden laitteille tai karjalle. Toinen muodikas muotoilu on suunnata aurinkopaneelit pystysuoraan jättäen paneelirivien väliin leveät avoimet tilat.
Yhdysvallat
Somersetissä, Kaliforniassa, saksalaissuunnitellut Sunzaunin pystysuorat aurinkopaneelit asennettiin viinitarhaan. Asentaja Sunstall kehitti asennuksen, joka koostui 43 450 W:n mikroinvertteriin kytketystä moduulista ja kahdesta akusta.
Minimalistisessa suunnittelussa moduulien kehyksissä käytettiin reikiä yksinkertaiseen kiinnitykseen kahteen paaluun, jolloin vältyttiin raskaalta hyllyjärjestelmältä. Bifacial-aurinkomoduulit tuottavat energiaa pystysuoraan suunnatun ryhmän molemmille puolille.
Perinteisissä vaakasuuntaisissa järjestelmissä paneelien hyllyjärjestelmään kiinnittämiseen käytettävät kiskot leikataan yleensä paneelin suunniteltuun kokoon sopivaksi. Jos paneelin koko muuttuu kaikkien muiden komponenttien hankinnan päätyttyä, projektissa voi ilmetä viiveitä, kun kiskot suunnitellaan uudelleen vastaamaan päivitettyä paneelikokoa. Sunzaunin muotoilu mahdollistaa helpon mukauttamisen paneelin koon muutokseen säätämällä pinojen välistä etäisyyttä. Tarvittaessa on myös mahdollista säätää paneelien korkeutta maasta.
Saksa
Leipzigin ammattikorkeakoulun tutkijat ovat tutkineet länsi-itäsuuntaisten pystysuuntaisten aurinkosähköjärjestelmien massiivisen käyttöönoton mahdollisia vaikutuksia Saksan energiamarkkinoihin. He ovat havainneet, että näillä laitoksilla voi olla myönteinen vaikutus maan sähköverkon vakauttamiseen samalla kun ne mahdollistavat paremman integroinnin maataloustoimintoihin kuin perinteiset maahan asennettavat aurinkosähkövoimalat.
Tutkijat havaitsivat, että pystysuuntaiset aurinkosähköjärjestelmät voivat siirtää auringon tehoa kohti eniten sähkön tarvetta ja suurinta sähköntuotantoa talvikuukausina, mikä vähentää auringon rajoituksia.
”Jos energiajärjestelmämalliin integroidaan 1 TW lataus- ja purkutehoa ja 1 TWh kapasiteettia sisältävä sähkövarasto, vaikutus pienenee jopa 2 Mt/a hiilidioksidin säästöön, kun pystymoduulit on suunnattu 2.1 prosenttia idästä. länteen ja 70 prosenttia kaltevana etelään", he sanoivat. "Lopuksi, vaikka joillekin saattaa tuntua epärealistiselta saavuttaa 30 prosentin osuus pystyvoimaloista, pienemmälläkin osuudella on myönteinen vaikutus."
Japani
Japanissa saksalaisen moduulivalmistajan Luxor Solarin tytäryhtiö Luxor Solar KK rakensi 8.3 kW pystysuoran aurinkosähköjärjestelmän Eco Rice Niigatan omistaman riisinjalostustehtaan parkkipaikalle.
"Autot pysäköidään pystysuorien järjestelmien väliin", Luxor Solar KK:n toimitusjohtaja Uwe Liebscher selitti PV-lehdelle. "Tämän järjestelmän tavoitteena on näyttää kestävyyttä talvella ja lisää energiatehokkuutta lumen heijastuksesta." Niigata puolestaan tunnetaan korkean lumikuorma-alueena, jossa on talvella jopa 2-3 metriä lunta.
Etelään päin oleva järjestelmä sisältää Luxor Solarin omat heteroliitosaurinkomoduulit sekä saksalaisen pystysuuntaisen aurinkosähköasiantuntijan Next2Sunin asennusjärjestelmät ja japanilaisen Omronin invertterit. Pystykokoonpano toimittaa sähköä järjestelmän vieressä sijaitsevalle riisinjalostustehtaalle. Nagaokan kaupunki rahoitti hanketta 2 miljoonalla jenillä (14,390 XNUMX dollaria).
"Pystyasennus käyttää vain vähimmäistilaa viljelymaasta ja säilyttää samalla yli 85 prosenttia viljelykasveille tulevasta valosta, mikä varmistaa optimaalisen tasapainon aurinkoenergian ja maatalouden välillä, mikä on ratkaisevan tärkeää Japanissa", hän selittää. "Tämän ansiosta voimme rakentaa suuressa mittakaavassa maataloussähköjärjestelmiä yleishyödyllisille viljelymaille, kuten vehnälle, perunalle tai riisille."
Ranska
Ranskassa TotalEnergies ja agrosähkön asiantuntija InVivo ovat käynnistäneet 111 kW:n pystysuoran agrosähkön demonstraattorin. TotalEnergies sanoi, että pilottiasennuksessa tutkitaan aurinkopaneelien vaikutusta maatalouden tuottoon sekä alueen biologiseen monimuotoisuuteen, hiilen varastointiin ja veden laatuun.
"Olemme vakuuttuneita siitä, että vihreän sähköntuotannon, biokaasun ja maatalouden välillä kehitetyt synergiaet ovat yksi vastaus energia- ja elintarvikeriippumattomuutemme takaamiseen", sanoi Thierry Muller, TotalEnergies Renouvelables Francen toimitusjohtaja.
Ruotsi
Mälardalenin yliopiston (Ruotsi) tutkijat ovat kehittäneet laskennallisen fluididynamiikan (CFD) mallin, joka helpottaa mikroilmaston analysointia pystysuuntaisissa aurinkosähköprojekteissa. CFD-simulaatioita käytetään ratkaisemaan monimutkaisia yhtälöitä kiinteiden aineiden ja kaasujen virtauksesta kappaleiden läpi ja ympärillä, joita voidaan käyttää analysoimaan mikroilmastoa maatalouden sähköjärjestelmissä.
"Agrivoltaic (AV) järjestelmämalleja käytetään usein uusien AV-järjestelmien suunnittelussa sekä päätöksenteossa, koska mikroilmaston muutoksia voidaan analysoida/ennustaa AV-järjestelmän sijainnin ja ratkaisun perusteella", tutkija Sebastian Zainalli kertoi pv Magazine.w
Tutkimuksessa havaittiin 38 prosentin lasku auringon säteilyn voimakkuudessa maa-alueilla, joita varjostavat pystysuuntaiset aurinkosähkömoduulit.
Keskeiset periaatteet
Yhdysvaltain kansallinen uusiutuvan energian laboratorio tarjosi viisi periaatetta agrovoltaicien menestykselle, mukaan lukien:
Ilmasto-, maaperä- ja ympäristöolosuhteet: Paikan ympäristöolosuhteiden tulee olla sopivat sekä auringon tuottamiseen että halutulle sato- tai kasvipeitteelle.
Konfiguraatiot, aurinkoteknologiat ja mallit: Aurinkoteknologian valinta, paikan layout ja muut infrastruktuurit voivat vaikuttaa kaikkeen aurinkopaneeleihin pääsevän valon määrään aina siihen, pääseekö traktori tarvittaessa paneelien alta. ”Tämä infrastruktuuri tulee olemaan maassa seuraavat 25 vuotta, joten se on tehtävä oikein aiottuun käyttöön. Projektin menestys riippuu siitä”, sanoo James McCall, NREL-tutkija, joka työskentelee InSPIREssä.
Viljelykasvien valinta ja kasvatusmenetelmät, siemen- ja kasvillisuussuunnitelmat sekä hoitomenetelmät: Agrivoltaic-hankkeissa tulisi valita viljelykasvit tai maanpeitteet, jotka viihtyvät paneelien alla paikallisessa ilmastossaan ja jotka ovat kannattavia paikallisilla markkinoilla.
Yhteensopivuus ja joustavuus: Agrovoltaics on suunniteltava siten, että se mukautuu aurinkosähkölaitteistojen omistajien, aurinkoenergian käyttäjien ja maanviljelijöiden tai maanomistajien ristiriitaisiin tarpeisiin tehokkaan maataloustoiminnan mahdollistamiseksi.
Yhteistyö ja kumppanuudet: Jotta kaikki projektit onnistuisivat, ryhmien välinen viestintä ja ymmärrys on ratkaisevan tärkeää.