Agrovoltaics – praksis med at placere solcelleanlæg ved siden af landbrugsjord – bliver brugt hyppigere rundt om i verden som en måde at introducere distribueret ren energi uden at gå på kompromis med arealanvendelsen.
Ifølge forskning fra Oregon State University kunne samlokalisering af sol- og landbrugsenergi give 20 procent af den samlede elproduktion i USA. Ifølge forskerne kan den storstilede installation af agrovoltaik føre til en årlig reduktion på 330 tusinde tons kuldioxidemissioner med en "minimal" indvirkning på afgrødeudbyttet.
Ifølge undersøgelsen ville der være behov for et område på størrelse med staten Maryland, for at agrovoltaik kan dække 20 procent af elproduktionen i USA. Det er omkring 13,000 kvadratkilometer eller 1 procent af det nuværende amerikanske landbrugsareal. På globalt plan anslås det, at 1 procent af al landbrugsjord kan producere den energi, som verden har brug for, hvis den omdannes til solcelleanlæg.
Der er mange måder at installere agrovoltaiske paneler på. En af de mest almindelige metoder er at hæve anlægget for at give plads til, at landbrugsudstyr eller husdyr kan bevæge sig frit nedenunder. Et andet moderigtigt design er at orientere solcellepanelerne lodret og efterlade store åbne rum mellem rækkerne af paneler.
Forenede Stater
I Somerset, Californien, blev tysk-designede Sunzaun lodrette solpaneler installeret på en vingård. Installatøren Sunstall udviklede installationen, bestående af 43 450 W moduler forbundet til en mikroinverter og to batterier.
Det minimalistiske design brugte huller i modulernes rammer for at lave en enkel fastgørelse til to pæle, hvilket undgik behovet for et tungt reolsystem. Bifacial solcellemoduler producerer energi på begge sider af det vertikalt orienterede array.
I traditionelle systemer designet med vandret orientering, er skinnerne, der bruges til at montere panelerne på reolsystemet, normalt skåret til, så de passer til panelets tilsigtede størrelse. Hvis panelstørrelsen ændres, efter at indkøbet af alle andre komponenter er afsluttet, kan projektet opleve forsinkelser, mens skinnerne redesignes for at imødekomme den opdaterede panelstørrelse. Sunzaun-designet gør det nemt at tilpasse sig en ændring i panelets størrelse ved at justere afstanden mellem hver stak. Det er også muligt at justere panelernes højde fra jorden, hvis det er nødvendigt.
Tyskland
Forskere fra Leipzig University of Applied Sciences har undersøgt den potentielle virkning af den massive udbredelse af vest-øst-orienterede vertikale solcelleanlæg på det tyske energimarked. De har fundet ud af, at disse installationer kan have en gavnlig effekt på at stabilisere landets net, samtidig med at de giver mulighed for større integration med landbrugsaktiviteter end konventionelle jordmonterede solcelleanlæg.
Forskerne fandt ud af, at vertikale fotovoltaiske systemer kan flytte solens ydeevne mod timerne med størst efterspørgsel efter elektricitet og mest elektricitetsforsyning i vintermånederne, og derved reducere solenergibegrænsning.
”Hvis et ellager på 1 TW lade- og afladningseffekt og 1 TWh kapacitet integreres i energisystemmodellen, reduceres effekten til en CO2-besparelse på op til 2.1 Mt/a med 70 procent af vertikale moduler orienteret fra øst mod vest og 30 procent skrå mod syd,” sagde de. "Endelig, selvom det kan virke urealistisk for nogle at opnå en rate på 70 procent af vertikale kraftværker, har selv en lavere rate en gavnlig effekt."
Japan
I Japan byggede Luxor Solar KK, et datterselskab af den tyske modulproducent Luxor Solar, et 8.3 kW lodret solcelleanlæg på parkeringspladsen ved en risforarbejdningsfabrik ejet af Eco Rice Niigata.
"Bilerne vil blive parkeret mellem de lodrette systemer"" Uwe Liebscher, administrerende direktør for Luxor Solar KK, forklarede til PV magazine. "Målet med dette system er at vise holdbarheden om vinteren og den ekstra energiydelse på grund af sneens reflektion." Niigata er på den anden side kendt for at være et område med høj snebelastning med op til 2 eller 3 meter sne om vinteren."
Det sydvendte system byder på Luxor Solars egne heterojunction solcellemoduler, samt monteringssystemer fra den tyske vertikale solcellespecialist Next2Sun og invertere fra japanske Omron. Den vertikale enhed vil levere elektricitet til en risforarbejdningsfabrik, der ligger ved siden af systemet. Byen Nagaoka finansierede projektet med 2 millioner yen ($14,390).
"En vertikal installation bruger kun en minimal plads af landbrugsjorden, samtidig med at den bevarer mere end 85 procent af lyset, der når afgrøderne, hvilket sikrer en optimal balance mellem solenergi og landbrug, noget afgørende i Japan," forklarer han. "Dette giver os mulighed for at bygge agrovoltaiske systemer på offentlige landbrugsjord, såsom hvede, kartofler eller ris, i stor skala."
Fransk vin
I Frankrig har TotalEnergies og InVivo, en specialist i agrovoltaik, lanceret en 111 kW vertikal agrovoltaik demonstrator. TotalEnergies sagde, at pilotinstallationen vil undersøge virkningen af solpaneler på landbrugets udbytte, såvel som biodiversitet, kulstoflagring og vandkvalitet på stedet.
"Vi er overbeviste om, at synergierne mellem grøn elproduktion, biogas og landbrug er et af svarene til at garantere vores energi- og fødevareuafhængighed," siger Thierry Muller, CEO for TotalEnergies Renouvelables France.
Sverige
Forskere fra Universitetet i Mälardalen (Sverige) har udviklet en CFD-model (Computational Fluid Dynamics), der letter analysen af mikroklimaer i vertikale fotovoltaiske projekter. CFD-simuleringer bruges til at løse komplekse ligninger om strømmen af faste stoffer og gasser gennem og omkring legemer, som kan bruges til at analysere mikroklimaer i agrovoltaiske systemer.
"Agrivoltaiske (AV) systemmodeller vil ofte blive brugt til design af nye AV-systemer såvel som til beslutningstagning, da mikroklimatiske ændringer kan analyseres/forudsiges baseret på placeringen og løsningen af AV-systemet," forsker Sebastian Zainalli fortalte pv magazine.w
Undersøgelsen observerede et fald på 38 procent i intensiteten af solstråling i de jordområder, der er skygget af de lodrette fotovoltaiske moduler.
Nøgleprincipper
US National Renewable Energy Laboratory tilbød fem principper for agrovoltaics succes, herunder:
Klima, jordbund og miljøforhold: Et steds miljøforhold skal være egnet til både solgenerering og de ønskede afgrøder eller vegetationsdække.
Konfigurationer, solcelleteknologier og designs: Valg af solcelleteknologi, indretning af pladsen og anden infrastruktur kan påvirke alt fra mængden af lys, der når solpanelerne til om en traktor om nødvendigt kan passere under panelerne. "Denne infrastruktur vil være på jorden i de næste 25 år, så det skal gøres rigtigt til den tilsigtede brug. Projektets succes vil afhænge af det,” siger James McCall, en NREL-forsker, der arbejder på InSPIRE.
Afgrødeudvælgelse og dyrkningsmetoder, frø- og vegetationsdesign og forvaltningsmetoder: Jordvoltaiske projekter bør vælge afgrøder eller bunddække, der trives under panelerne i deres lokale klima, og som er rentable på lokale markeder.
Kompatibilitet og fleksibilitet: Agrovoltaics skal designes på en måde, der tilpasser sig de modstridende behov hos solcelleanlægsejere, solcelleoperatører og landmænd eller jordejere for at muliggøre effektive landbrugsaktiviteter.
Samarbejde og partnerskaber: For at ethvert projekt skal lykkes, er kommunikation og forståelse mellem grupper afgørende.
En kilde: https://www.pv-magazine-mexico.com