Agrovoltaics – praksisen med å plassere solcelleinstallasjoner ved siden av jordbruksland – blir tatt i bruk oftere rundt om i verden som en måte å introdusere distribuert ren energi uten at det går på bekostning av arealbruken.
Ifølge forskning fra Oregon State University kan samlokalisering av solenergi og landbruksenergi gi 20 prosent av den totale elektrisitetsproduksjonen i USA. I følge forskerne kan storskala installasjon av agrivoltaikk føre til en årlig reduksjon på 330 tusen tonn karbondioksidutslipp med en "minimal" innvirkning på avlingsavlingene.
Ifølge studien vil et område på størrelse med staten Maryland være nødvendig for at agrovoltaikk skal dekke 20 prosent av elektrisitetsproduksjonen i USA. Det er omtrent 13,000 1 kvadratkilometer, eller 1 prosent av det nåværende amerikanske landbruksarealet. På global skala er det anslått at XNUMX prosent av all jordbruksland kan produsere energien verden trenger hvis den konverteres til solcellepaneler.
Det er mange måter å installere agrovoltaiske paneler på. En av de vanligste metodene er å heve anlegget for å gi plass til gårdsutstyr eller husdyr som kan bevege seg fritt under. Et annet fasjonabelt design er å orientere solcellepanelene vertikalt, og etterlate store åpne områder mellom panelrekkene.
Forente Stater
I Somerset, California, ble tysk-designede Sunzaun vertikale solcellepaneler installert på en vingård. Installatøren Sunstall utviklet installasjonen, bestående av 43 450 W moduler koblet til en mikroinverter og to batterier.
Det minimalistiske designet brukte hull i rammene til modulene for å lage en enkel feste til to peler, noe som unngikk behovet for et tungt hyllesystem. Bifacial solcellemoduler produserer energi på begge sider av den vertikalt orienterte matrisen.
I tradisjonelle systemer designet med horisontal orientering, er skinnene som brukes til å montere panelene på hyllesystemet vanligvis kuttet for å passe til den tiltenkte størrelsen på panelet. Hvis panelstørrelsen endres etter at anskaffelsen av alle andre komponenter er fullført, kan prosjektet oppleve forsinkelser mens skinnene redesignes for å imøtekomme den oppdaterte panelstørrelsen. Sunzaun-designet gjør det enkelt å tilpasse seg en endring i størrelsen på panelet ved å justere avstanden mellom hver stabel. Det er også mulig å justere høyden på panelene fra bakken ved behov.
Tyskland
Forskere fra Leipzig University of Applied Sciences har studert den potensielle virkningen av den massive utplasseringen av vest-øst-orienterte vertikale solcelleanlegg på det tyske energimarkedet. De har funnet ut at disse installasjonene kan ha en gunstig effekt på å stabilisere landets nett, samtidig som de tillater større integrasjon med landbruksaktiviteter enn konvensjonelle bakkemonterte solcelleanlegg.
Forskerne fant at vertikale fotovoltaiske systemer kan skifte solenergi mot timene med størst etterspørsel etter elektrisitet og mest strømforsyning i vintermånedene, og dermed redusere solenergibegrensningen.
”Hvis et strømlager på 1 TW lade- og utladningseffekt og 1 TWh kapasitet integreres i energisystemmodellen, reduseres effekten til en CO2-besparelse på opptil 2.1 Mt/a med 70 prosent av vertikale moduler orientert fra øst mot vest og 30 prosent skrånende mot sør," sa de. "Til slutt, selv om det kan virke urealistisk for noen å oppnå en rate på 70 prosent av vertikale kraftverk, har selv en lavere rate en gunstig effekt."
Japan
I Japan bygde Luxor Solar KK, et datterselskap av den tyske modulprodusenten Luxor Solar, et 8.3 kW vertikalt solcelleanlegg på parkeringsplassen til en risbearbeidingsfabrikk eid av Eco Rice Niigata.
«Bilene vil bli parkert mellom de vertikale systemene»», forklarte Uwe Liebscher, administrerende direktør i Luxor Solar KK, til PV magazine. "Målet med dette systemet er å vise holdbarheten om vinteren og den ekstra energiytelsen på grunn av refleksjonen av snøen." Niigata, på den annen side, er kjent for å være et område med høy snølast, med opptil 2 eller 3 meter snø om vinteren.
Det sørvendte systemet har Luxor Solars egne heterojunction solcellemoduler, samt monteringssystemer fra den tyske vertikale solcellespesialisten Next2Sun og invertere fra japanske Omron. Den vertikale enheten vil levere strøm til en risbearbeidingsfabrikk som ligger ved siden av systemet. Byen Nagaoka finansierte prosjektet med 2 millioner yen ($14,390).
"En vertikal installasjon bruker bare et minimumsareal av jordbruksarealet, samtidig som den opprettholder mer enn 85 prosent av lyset som når avlingene, noe som sikrer en optimal balanse mellom solenergi og jordbruk, noe som er avgjørende i Japan," forklarer han. "Dette tillater oss å bygge agrovoltaiske systemer på offentlig bruksjordbruk, for eksempel for hvete, poteter eller ris, i stor skala."
Frankrike
I Frankrike har TotalEnergies og InVivo, en spesialist på agrovoltaikk, lansert en 111 kW vertikal agrivoltaics-demonstrator. TotalEnergies sa at pilotinstallasjonen vil undersøke effekten av solcellepaneler på jordbruksutbytte, samt biologisk mangfold, karbonlagring og vannkvalitet på stedet.
"Vi er overbevist om at synergiene utviklet mellom grønn elektrisitetsproduksjon, biogass og landbruk er et av svarene for å garantere vår energi- og matuavhengighet," sa Thierry Muller, administrerende direktør i TotalEnergies Renouvelables France.
Sverige
Forskere fra Universitetet i Mälardalen (Sverige) har utviklet en beregningsmodell for fluiddynamikk (CFD) som letter analysen av mikroklima i vertikale fotovoltaiske prosjekter. CFD-simuleringer brukes til å løse komplekse ligninger om strømmen av faste stoffer og gasser gjennom og rundt legemer, som kan brukes til å analysere mikroklima i agrivoltaiske systemer.
"Agrivoltaiske (AV) systemmodeller vil bli hyppig brukt for design av nye AV-systemer, så vel som for beslutningstaking, siden mikroklimatiske endringer kan analyseres/forutsi basert på plasseringen og løsningen til AV-systemet," forsker Sebastian Zainalli fortalte pv magazine.w
Studien observerte en 38 prosent reduksjon i intensiteten av solstråling i bakkeområdene skyggelagt av de vertikale fotovoltaiske modulene.
Nøkkelprinsipper
US National Renewable Energy Laboratory tilbød fem prinsipper for suksessen til agrovoltaics, inkludert:
Klima, jordsmonn og miljøforhold: Miljøforholdene på et sted må være egnet for både solgenerering og ønsket avling eller vegetasjonsdekke.
Konfigurasjoner, solcelleteknologier og design: Valg av solteknologi, utformingen av tomten og annen infrastruktur kan påvirke alt fra lysmengden som når solcellepanelene til om en traktor om nødvendig kan passere under panelene. "Denne infrastrukturen vil være på bakken de neste 25 årene, så den må gjøres riktig for den tiltenkte bruken. Suksessen til prosjektet vil avhenge av det, sier James McCall, en NREL-forsker som jobber på InSPIRE.
Avlingsvalg og dyrkingsmetoder, frø- og vegetasjonsdesign og forvaltningstilnærminger: Jordbruksprosjekter bør velge avlinger eller bunndekker som trives under panelene i deres lokale klima og som er lønnsomme i lokale markeder.
Kompatibilitet og fleksibilitet: Agrovoltaics må utformes på en måte som tilpasser seg de motstridende behovene til eiere av solcelleanlegg, solcelleoperatører og bønder eller grunneiere for å muliggjøre effektive landbruksaktiviteter.
Samarbeid og partnerskap: For at ethvert prosjekt skal lykkes, er kommunikasjon og forståelse mellom grupper avgjørende.
En kilde: https://www.pv-magazine-mexico.com