Agrovoltaics – практиката на поставување соларни инсталации покрај обработливо земјиште – се почесто се усвојува низ целиот свет како начин да се воведе дистрибуирана чиста енергија без да се загрози користењето на земјиштето.
Според истражувањето на Државниот универзитет во Орегон, колокацијата на соларната и земјоделската енергија би можела да обезбеди 20 отсто од вкупното производство на електрична енергија во САД. Според истражувачите, големата инсталација на агроволтаици може да доведе до годишно намалување од 330 илјади тони емисии на јаглерод диоксид со „минимално“ влијание врз приносите на земјоделските култури.
Според студијата, површина со големина на државата Мериленд би била потребна за агроволтаиците да покриваат 20 отсто од производството на електрична енергија во САД. Тоа е околу 13,000 квадратни милји, или 1 процент од сегашната американска земјоделска површина. На глобално ниво, се проценува дека 1 процент од целото обработливо земјиште би можело да ја произведе енергијата што му е потребна на светот доколку се претвори во соларни фотоволтаици.
Постојат многу начини за инсталирање на агроволтаични панели. Еден од најчестите методи е да се подигне објектот за да се направи простор за земјоделската опрема или добитокот да се движат слободно под него. Друг модерен дизајн е да се ориентираат фотоволтаичните панели вертикално, оставајќи широко отворени простори помеѓу редовите на панели.
Соединети Држави
Во Сомерсет, Калифорнија, на лозје беа инсталирани вертикални соларни панели Sunzaun дизајнирани од Германија. Инсталаторот Sunstall ја разви инсталацијата, составена од 43 450 W модули поврзани со микроинвертер и две батерии.
Минималистичкиот дизајн користеше дупки во рамките на модулите за да се направи едноставно прицврстување на два купа, со што се избегна потребата од тежок систем за полици. Двофациалните соларни модули произведуваат енергија од двете страни на вертикално ориентираната низа.
Во традиционалните системи дизајнирани со хоризонтална ориентација, шините што се користат за монтирање на панелите на системот за полици обично се сечат за да одговараат на предвидената големина на панелот. Ако големината на панелот се промени по завршувањето на набавката на сите други компоненти, проектот може да доживее доцнења додека шините се редизајнираат за да се приспособат на ажурираната големина на панелот. Дизајнот Sunzaun овозможува лесно прилагодување на промената на големината на панелот со прилагодување на растојанието помеѓу секој куп. Исто така, можно е да се прилагоди висината на панелите од земјата доколку е потребно.
Германија
Научниците од Универзитетот за применети науки во Лајпциг го проучувале потенцијалното влијание на масовното распоредување на вертикални фотоволтаични системи ориентирани запад кон исток на германскиот енергетски пазар. Тие открија дека овие инсталации би можеле да имаат корисен ефект врз стабилизирањето на мрежата на земјата, истовремено овозможувајќи поголема интеграција со земјоделските активности отколку конвенционалните фотоволтаични постројки на земја.
Научниците открија дека вертикалните фотонапонски системи можат да ги променат сончевите перформанси кон часовите со најголема побарувачка на електрична енергија и најмногу снабдување со електрична енергија во зимските месеци, а со тоа да го намалат соларното ограничување.
„Ако складирање електрична енергија од 1 TW моќност за полнење и празнење и 1 TWh капацитет се интегрира во моделот на енергетскиот систем, ефектот се намалува на заштеда на CO2 до 2.1 Mt/a со 70 проценти од вертикалните модули ориентирани од исток. на запад и 30 отсто наклонети кон југ“, велат тие. „Конечно, иако за некои може да изгледа нереално да постигнат стапка од 70 проценти од вертикалните електрани, дури и помала стапка има корисен ефект“.
Јапонија
Во Јапонија, Luxor Solar KK, подружница на германскиот производител на модули Luxor Solar, изгради вертикален фотоволтаичен систем од 8.3 kW на паркингот на фабриката за преработка на ориз во сопственост на Eco Rice Niigata.
„Автомобилите ќе бидат паркирани помеѓу вертикалните системи“, објасни за списанието PV Уве Либшер, управен директор на Луксор Солар КК. „Целта на овој систем е да ја покаже издржливоста во текот на зимата и дополнителните енергетски перформанси поради рефлексијата на снегот. Ниигата, од друга страна, е позната по тоа што е област со висока оптовареност со снег, со до 2 или 3 метри снег во зима“.
Системот свртен кон југ се одликува со сопствените соларни модули со хетероврзување на Luxor Solar, како и системи за монтирање од германскиот специјалист за вертикални фотоволтаични Next2Sun и инвертери од јапонскиот Omron. Вертикалното склопување ќе снабдува со електрична енергија фабрика за преработка на ориз лоцирана веднаш до системот. Градот Нагаока го финансираше проектот со 2 милиони јени (14,390 долари).
„Вертикалната инсталација користи само минимален простор од обработливото земјиште, додека одржува повеќе од 85 проценти од светлината што допира до посевите, што обезбедува оптимална рамнотежа помеѓу сончевата енергија и земјоделството, нешто клучно во Јапонија“, објаснува тој. „Ова ни овозможува да изградиме агроволтаични системи на обработливо земјиште за јавни комунални услуги, како на пример за пченица, компири или ориз, во голем обем“.
Франција
Во Франција, TotalEnergies и InVivo, специјалист за агроволтаици, лансираа вертикален демонстратор за агроволтаици од 111 kW. TotalEnergies рече дека пилот-инсталацијата ќе го истражи влијанието на соларните панели врз земјоделскиот принос, како и на биодиверзитетот, складирањето на јаглеродот и квалитетот на водата на локацијата.
„Убедени сме дека синергиите развиени помеѓу производството на зелена електрична енергија, биогасот и земјоделството се еден од одговорите за гарантирање на нашата енергетска и прехранбена независност“, рече Тиери Мулер, извршен директор на TotalEnergies Renouvelables France.
Шведска
Научниците од Универзитетот во Mälardalen (Шведска) развија модел на пресметковна динамика на течности (CFD) кој ја олеснува анализата на микроклимата во вертикалните фотоволтаични проекти. CFD симулациите се користат за решавање на сложени равенки за протокот на цврсти материи и гасови низ и околу телата, кои можат да се користат за анализа на микроклимата во агриволтаичните системи.
„Моделите на агриволтаични (AV) системи ќе се користат често за дизајнирање на нови AV системи, како и за донесување одлуки, бидејќи микроклиматските промени може да се анализираат/предвидуваат врз основа на локацијата и решението на AV системот“, истражувачот Себастијан Заинали. изјави за списанието pv.w
Студијата забележа 38 отсто намалување на интензитетот на сончевото зрачење во подрачјата засенчени од вертикалните фотоволтаични модули.
Клучни принципи
Националната лабораторија за обновлива енергија на САД понуди пет принципи за успех на агроволтаиците, вклучувајќи:
Клима, почва и услови на животната средина: Условите на животната средина на едно место мора да бидат погодни и за соларното генерирање и за посакуваните култури или вегетациска покривка.
Конфигурации, соларни технологии и дизајни: Изборот на соларна технологија, распоредот на локацијата и другите инфраструктури може да влијае на сè, од количината на светлина што допира до соларните панели до тоа дали тракторот, доколку е потребно, може да помине под панелите. „Оваа инфраструктура ќе биде на терен во следните 25 години, така што треба да се направи правилно за наменетата употреба. Успехот на проектот ќе зависи од тоа“, вели Џејмс Мекол, истражувач на NREL кој работи на InSPIRE.
Селекција на култури и методи на одгледување, дизајни на семиња и вегетација и пристапи за управување: Агриволтаичните проекти треба да избираат култури или покривки кои напредуваат под панелите во нивната локална клима и кои се профитабилни на локалните пазари.
Компатибилност и флексибилност: Агроволтаиците мора да бидат дизајнирани на начин што ќе се приспособат на конфликтните потреби на сопствениците на соларни инсталации, соларни оператори и фармери или сопственици на земјиште за да се овозможат ефикасни земјоделски активности.
Соработка и партнерства: За секој проект да биде успешен, комуникацијата и разбирањето меѓу групите се од клучно значење.