Агроволтаика – пракса постављања соларних инсталација поред пољопривредног земљишта – се све чешће усваја широм света као начин за увођење дистрибуиране чисте енергије без угрожавања коришћења земљишта.
Према истраживању Државног универзитета Орегон, колокација соларне и пољопривредне енергије могла би да обезбеди 20 одсто укупне производње електричне енергије у Сједињеним Државама. Према истраживачима, велика инсталација агроволтаике могла би довести до годишњег смањења емисије угљен-диоксида за 330 хиљада тона са „минималним“ утицајем на приносе усева.
Према студији, површина величине државе Мериленд била би потребна да агроволтаика покрије 20 одсто производње електричне енергије у Сједињеним Државама. То је око 13,000 квадратних миља, или 1 проценат тренутне америчке пољопривредне површине. На глобалном нивоу, процењује се да би 1 проценат пољопривредног земљишта могао да произведе енергију која је потребна свету ако се претвори у соларну фотонапонску енергију.
Постоји много начина за постављање агронапонских панела. Једна од најчешћих метода је подизање објекта како би се направио простор за пољопривредну опрему или стоку да се слободно крећу испод. Још један модеран дизајн је да се фотонапонски панели оријентишу вертикално, остављајући широке отворене просторе између редова панела.
Сједињене Америчке Државе
У Сомерсету у Калифорнији, немачки дизајнирани Сунзаун вертикални соларни панели постављени су на виноград. Инсталатер Сунсталл је развио инсталацију која се састоји од 43 модула од 450 В повезаних на микроинвертер и две батерије.
Минималистички дизајн користио је рупе у оквирима модула за једноставно причвршћивање на две гомиле, чиме је избегнута потреба за тешким системом полица. Бифацијални соларни модули производе енергију са обе стране вертикално оријентисаног низа.
У традиционалним системима дизајнираним са хоризонталном оријентацијом, шине које се користе за монтажу панела на систем полица се обично секу тако да одговарају предвиђеној величини панела. Ако се величина панела промени након што је набавка свих осталих компоненти завршена, пројекат може доживети кашњења док се шине редизајнирају како би се прилагодиле ажурираној величини панела. Сунзаун дизајн омогућава лако прилагођавање промени величине панела подешавањем растојања између сваког наслага. Такође је могуће подесити висину панела од земље ако је потребно.
Nemačkoj
Научници са Универзитета примењених наука у Лајпцигу проучавали су потенцијални утицај масовне примене вертикалних фотонапонских система оријентисаних на запад-исток на немачко енергетско тржиште. Они су открили да ове инсталације могу имати повољан ефекат на стабилизацију мреже у земљи, истовремено омогућавајући већу интеграцију са пољопривредним активностима од конвенционалних фотонапонских постројења постављених на земљу.
Научници су открили да вертикални фотонапонски системи могу померити соларне перформансе према сатима највеће потражње за електричном енергијом и највећег снабдевања електричном енергијом у зимским месецима, чиме се смањују ограничења соларне енергије.
„Ако се складиште електричне енергије од 1 ТВ снаге пуњења и пражњења и 1 ТВх капацитета интегрише у модел енергетског система, ефекат се смањује на уштеду ЦО2 до 2.1 Мт/а са 70 процената вертикалних модула оријентисаних са истока ка западу и 30 одсто нагнуто ка југу“, рекли су. „Коначно, иако за неке може изгледати нереално да постигну стопу од 70 процената вертикалних електрана, чак и нижа стопа има благотворан утицај.
Јапан
У Јапану, Лукор Солар КК, подружница немачког произвођача модула Лукор Солар, изградила је вертикални фотонапонски систем снаге 8.3 кВ на паркингу фабрике за прераду пиринча у власништву Ецо Рице Ниигата.
„Аутомобили ће бити паркирани између вертикалних система“, објаснио је за ПВ магазин Уве Либшер, генерални директор Лукор Солар КК. „Циљ овог система је да покаже издржљивост током зиме и додатне енергетске перформансе услед рефлексије снега. Ниигата је, с друге стране, позната по томе што је подручје са великим снегом, са до 2 или 3 метра снега зими.
Систем окренут према југу садржи соларне модуле Лукор Солар са хетеројункцијом, као и системе за монтажу немачког стручњака за вертикалну фотонапонску опрему Нект2Сун и инверторе јапанског Омрон-а. Вертикални склоп ће снабдевати струјом фабрику за прераду пиринча која се налази поред система. Град Нагаока је финансирао пројекат са 2 милиона јена (14,390 долара).
„Вертикална инсталација користи само минималан простор пољопривредног земљишта, док одржава више од 85 одсто светлости која доспева до усева, што обезбеђује оптималну равнотежу између сунчеве енергије и пољопривреде, што је нешто кључно у Јапану“, објашњава он. „Ово нам омогућава да изградимо агроволтаичне системе на пољопривредном земљишту јавних комуналних предузећа, као што су пшеница, кромпир или пиринач, у великим размерама.
Француска
У Француској, ТоталЕнергиес и ИнВиво, специјалиста за агроволтаику, лансирали су вертикални агриволтаички демонстратор од 111 кВ. ТоталЕнергиес је рекао да ће пилот инсталација истражити утицај соларних панела на пољопривредне приносе, као и биодиверзитет, складиштење угљеника и квалитет воде на локацији.
„Уверени смо да су синергије развијене између зелене производње електричне енергије, биогаса и пољопривреде један од одговора који гарантују нашу енергетску и прехрамбену независност“, рекао је Тхиерри Муллер, извршни директор ТоталЕнергиес Реноувелаблес Франце.
Шведска
Научници са Универзитета Мелардален (Шведска) развили су модел рачунарске динамике флуида (ЦФД) који олакшава анализу микроклиме у вертикалним фотонапонским пројектима. ЦФД симулације се користе за решавање сложених једначина о протоку чврстих материја и гасова кроз и око тела, које се могу користити за анализу микроклиме унутар агроволтаичких система.
„Модели агриволтаичних (АВ) система ће се често користити за пројектовање нових АВ система, као и за доношење одлука, пошто се микроклиматске промене могу анализирати/предвидјети на основу локације и решења АВ система“, истраживач Себастијан Заинали рекао је пв магазину.в
Студија је приметила смањење интензитета сунчевог зрачења за 38 процената у приземним деловима засенченим вертикалним фотонапонским модулима.
Кључни принципи
Америчка национална лабораторија за обновљиву енергију понудила је пет принципа за успех агроволтаике, укључујући:
Клима, земљиште и услови животне средине: Услови животне средине на месту морају бити погодни и за производњу сунца и за жељене усеве или вегетацијски покривач.
Конфигурације, соларне технологије и дизајн: Избор соларне технологије, распоред локације и друге инфраструктуре могу утицати на све, од количине светлости која допире до соларних панела до тога да ли трактор, ако је потребно, може да прође испод панела. „Ова инфраструктура ће бити на терену наредних 25 година, тако да мора бити урађена како треба. Од тога ће зависити успех пројекта“, каже Џејмс Мекол, истраживач НРЕЛ-а који ради на ИнСПИРЕ-у.
Селекција усева и методе узгоја, дизајн семена и вегетације и приступи управљању: Агроволтаични пројекти треба да изаберу усеве или покриваче који успевају под панелима у њиховој локалној клими и који су профитабилни на локалним тржиштима.
Компатибилност и флексибилност: Агроволтаика мора бити дизајнирана на начин који се прилагођава конфликтним потребама власника соларних инсталација, соларних оператера и фармера или власника земљишта како би се омогућиле ефикасне пољопривредне активности.
Сарадња и партнерства: Да би сваки пројекат био успешан, комуникација и разумевање међу групама су кључни.