agrivoltaik: Kombinationen av solpaneler och jordbruk

Du kommer att läsa:
Vad är agrivoltaik?
Hur många typer av agrivoltaik finns det?
Vilka är fördelarna med agrivoltaik?
Framgångsrika implementeringar av agrivoltaik
Nackdelar med agrivoltaics?

Agrivoltaik, som kombinerar energiproduktion och jordbruksexpertis, är ett banbrytande koncept för hållbara metoder. Denna nya strategi, som harmoniskt blandar solcellsteknik (PV) med traditionellt jordbruk, kan främja smarta jordbruksmetoder och mildra klimatförändringarna. Agrivoltaikger hopp om en grönare och mer motståndskraftig framtid genom att återanvända mark för energi och jordbruk.

Vi kommer att undersöka agrivoltaikens många varianter, fördelar och inspirerande implementeringar. Agrivoltaik har, liksom alla transformativa strävanden, utmaningar som måste beaktas. Vi lär oss hur denna unika teknik kan förändra våra jordbruks- och energilandskap genom att utforska löften och nackdelar.

Det snabbt växande och mycket lovande konceptet Agrovoltaics innebär att man gemensamt utvecklar samma markområde för solceller och jordbruk, vilket möjliggör samexistens mellan två viktiga industrier. Agrivoltaik av olika sorter har redan skapats runt om i världen, och under de senaste åren har det dykt upp en mängd nya sätt som kommer att vara viktiga komponenter i energi- och klimatomställningen.

Det finns tre grundläggande typer av agrivoltaik, inklusive fasta solpaneler över grödor, upphöjda solpaneler och solväxthus. Utöver detta har forskare också utvecklat andra komplexa typer som integrerade system och dynamisk agrivoltaik. Alla dessa varianter har olika faktorer som utnyttjas för att maximera mängden solenergi som absorberas av både panelerna och grödorna. Solpanelernas lutningsvinkel är den viktigaste variabeln i agrivoltaiska system. Andra faktorer som beaktas när man bestämmer placeringen av ett solcellssystem är de skördade grödorna, panelhöjden, solinstrålningen och det lokala klimatet.

1. Fasta solpaneler över grödor

De flesta konventionella agrovoltaiska system består av permanent installerade solpaneler på eller mellan odlingsfält. Genom att ändra solpanelernas densitet eller lutningsvinkel kan installationens effektivitet förbättras.

Permanent installation av solpaneler är den vanligaste metoden för att använda agrovoltaik för storskaliga projekt (>5 MW). Denna typ av agrovoltaik förbättrar djurens välbefinnande genom att ge enkel tillgång till skugga, och det möjliggör också odling av permanent flora och gräsmark mellan och under solpanelerna, som kan användas för bete.

Genom att justera mängden ljus och skugga som grödorna nedanför får, skapar solföljare ett stabilare jordbruks- och energisystem. Dessutom kan grödorna skyddas från tuffa väderförhållanden, vilket förbättrar grödornas tillväxt.

2.solpaneler på en högre nivå

Solpanelerna i denna agrovoltaiska applikation är upphöjda till en högre nivå än vad som är brukligt. Detta förlänger höjden över marken (ofta mellan 2,5 och 5 m, beroende på projektets mål och krav). Detta gör det möjligt att förbättra skörden i t.ex. frukt- och vinodlingar.

Det kan finnas tillräckligt med utrymme för att ljuset ska nå grödorna och växterna mellan solpanelerna, vilket främjar en sund tillväxt. Dessutom kan dessa paneler höjas eller sänkas beroende på projektets krav, vilket gör det möjligt för skördeutrustning, människor och andra föremål att passera igenom.

3.växthus med solpaneler

Växthus som drivs helt med solenergi har varit en populär trend de senaste åren. Det innebär att man installerar solcellspaneler på växthusets tak, vilket genererar förnybar energi som kan matas tillbaka till nätet, lagras eller användas för växthusets egen konsumtion och behov (t.ex. belysning, bevattningssystem etc.) på ett sätt som inte äventyrar produktionen.

4.Integrerade system

Saudiarabiska forskare har utvecklat en soldriven enhet som använder en ny hydrogel för att odla spenat med luftuppsamlat vatten. Forskarna använde biproduktsvärmen från energiproduktion med solpaneler för att tvinga ut vatten ur hydrogelen. Vattenångan kondenseras i metallbehållaren nedanför. Genom att absorbera värmen och sänka panelernas temperatur kan hydrogelen däremot öka solcellssystemens effektivitet med så mycket som 9 %.

Denna banbrytande design ger ett långsiktigt och billigt alternativ för att förbättra säkerheten för livsmedels- och vattenförsörjning i torra områden.

5.Dynamisk agrivoltaisk

Det första och mest grundläggande dynamiska systemet skapades i Japan med en tunn uppsättning paneler som sattes på tunna rör på ställningar utan betongfundament. Panelerna är enkla att ta loss och tillräckligt lätta för att flyttas eller ändras för hand när årstiderna växlar och lantbrukaren arbetar med marken. För att bättre stå emot vind har ett stort utrymme lämnats mellan varje solpanel.

Panelernas placering kan optimeras automatiskt av vissa nyare typer av agrivoltaiska system, som använder sig av ett spårningssystem. Det schweiziska företaget Insolight arbetar t.ex. med statiska genomskinliga solpaneler med ett integrerat spårningssystem. Modulen fokuserar solljuset på solcellerna och har även en dynamisk ljusöverföringsmekanism som kan justeras för att uppfylla de specifika kraven i jordbruket.

1. Maximera solpotentialen och gör solenergin mer produktiv
En nyligen publicerad studie visade att jordbruksmark, gräsmarker och våtmarker alla hade hög solcellspotential. Forskningen visade också att världens energibehov kan tillgodoses med solel om så lite som 1 % av jordbruksmarken omvandlas till agrivoltaik. Solcellsanläggningarnas produktion och effektivitet kan dock minskas kraftigt av överdriven värme. Genom att plantera grödor direkt under solcellspanelerna kan man sänka deras yttemperatur och se till att de fungerar med maximal effektivitet. Oregon State University har visat att plantering av grödor direkt under solpaneler kan öka elproduktionen med 10 %.

2. Öka markens produktivitet
Med ökningen av fotovoltaisk solenergi runt om i världen blir det allt viktigare för jordbrukare att kunna öka sina inkomster genom att odla grödor och skapa hållbar energi. Den globala solcellskapaciteten förväntas öka med 19 % under 2021 jämfört med föregående år, till totalt 843 086 MW, enligt rapporter från International Renewable Energy Agency (IRENA).

3. Minskad avdunstning och ökad markfuktighet för bättre tillväxt av grödor
Genom att blockera solen kan solpaneler minska bevattningskostnaderna med så mycket som 29 procent. Markfuktigheten ökar och därmed tillgodoses växternas vattenbehov.

4. Minska de negativa effekterna av värme och extremt väder på grödor
När mängden ljus som faller på en gröda når ljusmättnadspunkten är den inte längre optimal. Både extrem värme och kyla kräver mer vatten från grödorna, vilket kan skada dem eller bromsa deras tillväxt. Genom att luta solpanelerna så att så mycket ljus som möjligt riktas mot grödan kan solcellssystem för jordbruket (agrivoltaics) mildra värmestress och andra negativa effekter av dåligt väder.

5.Att göra ekosystemen hållbara
Genom att förbjuda användning av herbicider, användning av bikupor och djurhållning runt markens omkrets samt installation av vegetationsstängsel bidrar agrivoltaics till hållbar utveckling samt skydd och förbättring av den biologiska mångfalden och ekosystemen.
biologisk mångfald och ekosystem.

1.BayWas Agri-PV-projekt i Nederländerna

I Babberich, Nederländerna, byggde BayWa r.e. en av sina första kommersiella Agri-PV-anläggningar. Agri-PV-pilotprojekt som genomförts av BayWa r.e. i Nederländerna och Tyskland har bidragit till tillväxten av sektorns kunskapsbas. Vete, potatis, selleri, blåbär, röda vinbär, hallon, jordgubbar och björnbär var de primära grödor som studerades i dessa studier.

Uppgifterna visade att temperaturen under panelerna var två till fem grader svalare än vid konventionell trädgårdsodling under varma dagar. Det blir mindre värmestress och mindre vatten går förlorat genom avdunstning från jorden. Som en extra bonus hölls värmen kvar ännu bättre på natten än under de plastöverdrag som jordbrukarna nu använder för att hålla bären varma (detta kan leda till att mindre plast används på gårdarna).

2.Agrivoltaik för vinodling i Frankrike av Sun'Agri

På grund av den minskade evapotranspirationen behövde de PV-skuggade vinrankorna 12-34 % mindre vatten. Den agrivoltaiska installationen förbättrade också druvans aromatiska profil, vilket resulterade i en 13-procentig ökning av antocyaniner (röda pigment) och en 9-14-procentig ökning av syrahalten.

1.Agrivoltaics-system är komplicerade och kräver mycket tid och pengar för att installera och underhålla.
De flesta lantbrukare har inte den tekniska kunskapen för att implementera agrivoltaics. De kan behöva anlita experter om något går sönder som de inte kan åtgärda. Som ett resultat kan kostnaden för att anlita en yrkesman vara utom räckhåll för många. Underhållet av solcellssystemet är en extra kostnad som jordbrukarna måste ta hänsyn till.
2. En del jordbruksmark måste offras för att ge plats åt solcellssystem.
Eftersom agrivoltaics-system också kräver en viss yta, kan detta orsaka en konflikt mellan de två när det gäller att expandera jordbruksmark. Den största utmaningen för utvecklingen av agrivoltaiksystem kommer att vara den fortsatta förlusten av jordbruksmark. Beroende på typ av gröda, solpaneler, etc., kommer agrivoltaics-system alltid att kräva viss jordbruksmark.

3. Skugga från solcellssystem kan påverka tillväxten av vissa grödor
Alla växter trivs inte i skuggan. De vanligaste grödorna, majs och vete, hämmas kraftigt av skugga. Sallat, spenat och tomater är skuggtoleranta, men de räcker inte för att försörja en stor befolkning. Därför är det viktigt att hitta en rimlig balans mellan elproduktion och odling av grödor.

I det livfulla området för agrivoltaik uppstår en harmonisk synergi mellan teknik och natur, som erbjuder en väg till en mer hållbar framtid. När vi navigerar i det intrikata samspelet mellan solenergi och jordbruk, låt oss omfamna det löfte som det innebär för motståndskraftiga ekosystem, ökad produktivitet och en grönare värld. Genom noggrant övervägande och innovation är agrivoltaics redo att belysa vår resa mot en harmonisk samexistens mellan energi och jordbruk.

Teknik och natur som arbetar tillsammans i agrivoltaics lovar en hållbar framtid. Maysun Solar är en pionjär inom solenergibranschen. Maysun Solars halvskurna, MBB, IBC och Shingled panelmoduler har varit ledande i branschen sedan 2008. Deras helt svarta, svarta ram, silver och glas-till-glas solpaneler fungerar bra och kompletterar arkitektonisk estetik. Maysun Solars lager, kontor och installatörspartnerskap sträcker sig över hela världen. Maysun Solar är din solcellsresurs.

Referenz:

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