Udbredelsen af solenergi i Spanien og store dele af Europa har rejst et betydeligt dilemma: Sådan fortsætter du med at installere solcellepaneler uden at ødelægge landbrugsjordI områder med rigeligt tilgængeligt jordareal, som det er tilfældet i store lande uden for EU, er konflikten mindre, men i et landbrugsland med begrænset jord som Spanien tæller hver hektar.
I de senere år er agrivoltaik gradvist blevet et diskussionsemne i tekniske debatter, branchekonferencer og offentlige støtteprogrammer som f.eks. en realistisk måde at forene landbrug og solcelleproduktionDenne tendens bidrager yderligere til nye teknologier med semitransparente paneler og specifikke designs til afgrøder, der søger at minimere skygge uden at ofre konkurrencedygtig elproduktion.
Hvad er agrivoltaik, og hvorfor er det af så stor interesse for det spanske landskab?
Når vi taler om agrivoltaik, henviser vi til systemer, der De kombinerer landbrugsaktivitet og solenergiproduktion på samme overflade i solcelleparkerDet handler ikke kun om at lægge paneler oven på jorden, men om at designe strukturer, tætheder og paneltyper, der giver planten mulighed for at modtage det lys, vand og den ventilation, den har brug for til at producere normalt eller endda bedre.
I en kontekst med stadigt mere krævende klimamål – Den Europæiske Union sigter mod, at en betydelig del af sin elektricitet skal komme fra vedvarende energikilder for at opnå CO2-neutralitet inden midten af århundredet – er solceller blevet en central komponent. Det kraftige fald i prisen på paneler, der i høj grad er drevet af asiatisk overproduktion, har muliggjort deres udbredte udbredelse, men har også intensiveret presset på landbrugs-, husdyr- og skovarealer.
Derfor begynder agrivoltaik at blive set som en slags "mødepunkt" mellem to verdener, der indtil for nylig blev opfattet som værende i konflikt: fødevaresikkerhed og energiomstillingenErfaringer fra Spanien viser, at installation af paneler, når de er veldesignede, kan beskytte afgrøder mod overdreven stråling, hjælpe med at spare vand og give landmændene en ekstra indtægtskilde.
Desuden værdsættes denne teknologi i regioner med stigende vandbelastning og hyppigere hedebølger som værktøj til tilpasning til klimaforandringerud over dens rolle i at reducere emissioner.
Den største tekniske udfordring: skyggen på afgrøderne
Den største hindring for konventionelle solcelleanlæg i marken er let at forstå: Panelerne kaster skygge, og ikke alle afgrøder tolererer det lige godt.Hvis planten modtager mindre stråling, end den har brug for, falder dens fotosyntesekapacitet og dermed dens produktive udbytte.
De første landbrugsmæssige spændingsforsøg fokuserede på at justere panelernes højde, afstand og hældning for at skabe delvis skygge, samt at vælge afgrøder, der er relativt tolerante over for filtrerede lysforhold. Derudover begyndte man at teste bifaciale paneler, der er i stand til at udnytte lys reflekteret fra jorden, selvom dette ikke helt løste dilemmaet mellem... solproduktion og adgang til lys til afgrøden.
Nøglen er at finde en balance hvor planterne har nok lys til fotosyntese, mens det solcelleanlæg opretholder et rimeligt investeringsafkast. Det er her, udviklingen af specifikke materialer og designs kommer i spil, såsom semitransparente eller bølgelængdeselektive paneler.
Flere studier er enige om en vejledende tærskelværdi: De fleste afgrøder kræver omkring 60% nyttig lysgennemgang for at opretholde sin normale ydeevne. Under denne værdi stiger ydeevnetabene voldsomt; over den er integration med solceller mere lovende.
Forslaget fra Jaén Universitet: RearCPVbif semitransparente paneler
I denne sammenhæng et hold fra University of Jaen har præsenteret en løsning, der søger at løse problemet ud fra selve panelets design. Deres forslag er baseret på en ny generation af semitransparente solcellemoduler, der er i stand til at generere elektricitet, samtidig med at det nødvendige lys kan passere igennem til afgrøderne.
Undersøgelsen, der er offentliggjort på den videnskabelige platform Science Direct, analyserer teknologien ud fra to grundlæggende parametre: gennemsnitlig synlig transmittans og gennemsnitlig fotosyntetisk transmittansI praksis måler disse indikatorer, hvor stor en procentdel af den stråling, der er nyttig for planter, når den anden side af panelet, efter at den har passeret gennem materialet og solcellerne.
Den præsenterede innovation er udformet i et system kaldet RearCPVbif (bagkoncentrator fotovoltaisk bifacial)Denne teknologi falder inden for familien af STPV'er (semi-transparente solcellepaneler), men med sin egen unikke tilgang. I modsætning til andre løsninger, der blot skaber huller eller reducerer celletætheden, integrerer denne teknologi optiske koncentratorer bagpå af modulet.
Kort sagt bliver det lys, der ikke bruges direkte på forsiden af panelet, omdirigeret til bagsiden af bifaciale celler, hvilket øger elproduktionen uden at gå på kompromis med gennemsigtigheden. Forskerne understreger, at deres design Den opnår omkring 60% optisk gennemsigtighed., en værdi, der er forenelig med fotosyntesecyklussen for de fleste havebrugsafgrøder.
Gennemsigtighed, effektivitet og temperatur: den delikate balance
Universitetet i Jaéns forskningslinje adskiller sig fra andre "transparente" tilgange, som industrien har evalueret i de senere år. På den ene side er der ikke-bølgelængdeselektive paneler, som De absorberer en stor del af solspektret. De reducerer materialets farve eller indsætter mellemrum mellem cellerne for at øge gennemsigtigheden. Problemet er, at denne gennemsigtighed ofte er utilstrækkelig for afgrøderne.
I den anden ende er de selektive paneler, som De absorberer fortrinsvis ultraviolet og nær-infrarød strålingDette tillader en større andel af synligt lys at passere igennem, hvilket er det, planter har mest brug for. Disse typer løsninger tilbyder et mere passende fundament for agrivoltaik, selvom deres industrielle anvendelse stadig er under udvikling.
RearCPVbif-forslaget er netop baseret på denne selektive logik, men tilføjer brugen af bagerste optiske koncentratorer for at maksimere den tilgængelige energi uden at mørklægge afgrødernes omgivelser. Ifølge teamet ledet af forskerne Álvaro Varela-Albacete og Eduardo Fernández, Den nuværende STPV-teknologi er underudnyttet og den kan præstere meget bedre i landbrugsmæssige applikationer, når den kombineres med denne type koncentrator.
Et andet aspekt, som forfatterne har taget nøje i betragtning, er systemets termiske opførsel. En af de almindelige bekymringer ved installation af solcelletage over afgrøder er risikoen for at generere en uønsket drivhuseffektændring af mikroklimaet under panelerne. I de udførte tests forblev celletemperaturen under 70 °C, et vigtigt referencepunkt for at undgå negative påvirkninger af det nære miljø.
Disse typer temperaturgrænser bidrager til ydeevnen af agrivoltaiske strukturer ikke bliver til tage, der fanger varme overdrevent, noget der er særligt følsomt i områder, der allerede er varme og har begrænset vandtilgængelighed.
Fra laboratoriet til marken: test på rigtige afgrøder og fokus på intensiv havebrug
En af styrkerne ved denne udvikling er, at Det har allerede vakt interesse fra virksomheder og organisationer i sektorenForskerne har bekræftet kontakter med forskellige enheder for at fremskynde både den industrielle skalering af modulerne og deres integration i den virkelige verden.
Køreplanen omfatter nu forsøgskampagner i kommercielle afgrøder, hvor ikke blot elproduktion vil blive evalueret, men også vigtige agronomiske parametre: udbytte, produktkvalitet, vandingsbehov, jordtemperatur og fugtighed, blandt andet. Målet er at indhente solide data, der vil muliggøre Tilpas designet til de specifikke behov i hver afgrøde og region.
Regioner som f.eks. AlmeríaDisse områder, der er kendetegnet ved intensiv drivhusdyrkning og stigende udbredelse af solceller, fremstår som ideelle scenarier for denne type teknologi. Sameksistensen af store områder med landbrugsplast og solcellefelter åbner døren for hybridmodeller, hvor dele af tagene eller strukturerne kan opfylde dobbelte funktioner.
Hvis forsøgene bekræfter de foreløbige resultater, kan agrivoltaik med semitransparente paneler blive et afgørende værktøj til Det såkaldte "hav af plastik" sameksisterer med et sandt "hav af paneler"uden at bringe havebrugsproduktionen i fare.
Oplevelser og data i Spanien: fra Murcia til vinmarker og olivenlunde
Ud over materialeforskning begynder Spanien at akkumulere Felterfaringer, der viser, at agrovoltaik kan virke under virkelige forhold. En af de regioner, hvor der gøres størst fremskridt, er Murcia-regionen med et højteknologisk landbrug og mere end 3.300 solskinstimer om året.
På Murcia Universitet og forskellige forskningscentre er der blevet præsenteret resultater, der peger på både agronomiske og økonomiske fordele. Under specialiserede konferencer samlede den spanske fotovoltaiske union (UNEF) forskere, offentlige myndigheder og virksomheder for at analysere, hvordan disse modeller De giver landmanden en ekstra indkomst. uden at tvinge ham til at opgive sin hovedaktivitet.
Forsøg udført i tørlandbrug, såvel som i vinmarker og olivenlunde, viser, at strategisk placering af paneler kan reducerer evapotranspirationen med op til 30%for bedre at kontrollere vandtab fra jorden og beskytte afgrøder mod episoder med ekstrem varme. Alt dette uden at reducere, eller endda forbedre, udbyttet under visse klimatiske stressforhold.
I pilotvinmarker er paneler for eksempel blevet integreret uden at påvirke drueproduktionen eller vinkvaliteten, samtidig med at der opnås større fugtighedsbevarelse i jordenI olivenlunde rapporterer nogle undersøgelser produktionsstigninger på omkring 5 %, udover en bedre reaktion fra afgrøden på ugunstige vejrforhold, noget der er afgørende for regioner, der er meget afhængige af olivenlunde.
Sideløbende arbejder den centrale administration på specifikke kriterier for at sikre, at der i disse projekter Landbrugsaktivitet er fortsat en prioritet og forenelig med den fælles landbrugspolitikDenne retssikkerhed er afgørende for at tilskynde kooperativer og individuelle landmænd til at investere i agrovoltaiske løsninger uden frygt for at miste europæisk støtte.
Murcia som laboratorium: agrivoltaiske projekter i drivhuse og forsøgsparceller
Murcias regionale regering har taget et yderligere skridt ved eksplicit at fremme Agrivoltaisk energi som et værktøj til at optimere udnyttelsen af landbrugsjordMinisteriet for Miljø, Universiteter, Forskning og Mar Menor har fremhævet potentialet i denne teknologi i et samfund med høj solstråling og højt udviklet kunstvandet landbrug.
Murcian Institute for Agricultural and Environmental Research and Development (IMIDA) koordinerer adskillige banebrydende projekter. Et af dem, der ligger i La Alberca, fokuserer på drivhusgartneriDe indledende resultater peger på udbytteforøgelser, der ifølge forsøgene ligger mellem 20 % og 60 %, afhængigt af afgrøden og anlæggets design.
Panelerne leverer ikke kun energi til driften, men også De reducerer varme- og strålingsbelastning på planter.Dette åbner døren for at introducere afgrøder, der tidligere var vanskelige at dyrke i halvtørre klimaer. Delvis skygge hjælper med at moderere temperaturstigninger og bedre udnytte det tilgængelige vand.
Et andet bemærkelsesværdigt projekt er det, der hedder PS Agrovoltaica, installeret på El Mirador Agricultural Demonstration and Transfer Center (CDTA) i San Javier. Det er en eksperimentel infrastruktur på cirka 36 kilowatt, der kombinerer solsporere, uigennemsigtige moduler og halvtransparente paneler, sammen med en kontrolzone uden solcelleanlæg.
Denne konfiguration muliggør detaljeret overvågning af miljø- og produktionsparametre og muliggør sammenligning af, hvordan højde, orientering, paneltype og strukturtæthed påvirker mikroklimaet og afgrødernes ydeevne. De genererede data fungerer som reference for designe replikerbare systemer til andre landbrug i Murcia og regioner med lignende forhold.
Institutionel støtte og offentlig bistand til agrovoltaiske projekter
Implementeringen af agrivoltaik i Spanien kan ikke udelukkende forklares af teknisk eller agronomisk interesse: Offentlig støtte spiller en vigtig rolle at fremskynde investeringer og reducere risikoen for landmænd. Instituttet for Energidiversificering og -besparelser (IDAE) har lanceret flere specifikke indkaldelser af forslag til innovative projekter inden for vedvarende energi.
I en af de seneste finansieringslinjer, der er afsat til innovative vedvarende energikilder, har IDAE tildelt 148,5 millioner euro til 199 projekterMange af disse projekter er relateret til agrivoltaiske løsninger med energilagring. Inden for dette tal er cirka 77,1 millioner euro koncentreret i 62 projekter, der er direkte knyttet til landbrugsbedrifter med træer og havebrugsafgrøder.
Sideløbende er der blevet afsat mere end 87 millioner euro til en gruppe på 73 initiativer, der kombinerer agrivoltaik og flydende solcellerMed en installeret kapacitet på over 160 MWp og mere end 180 MWh tilhørende lagring, har disse investeringer, der i vid udstrækning er finansieret gennem midler fra den europæiske genopretningsplan, til formål at demonstrere den tekniske og økonomiske levedygtighed af hybride areal- og vandanvendelsesmodeller.
Landbrugskooperativer understreger, at agrovoltaik kan fungere som indkomsttilskud til landmænd med reducerede indkomster eller lave pensionerDet er værd at huske, at solceller allerede spillede en stabiliserende rolle for mange fagfolk i slutningen af 2000'erne. Nu gør konteksten med ustabile energipriser og klimapres disse løsninger attraktive igen.
Ministeriet for Økologisk Transition og Demografiske Udfordringer (MITECO) insisterer på, at udrulningen skal udføres på en måde, der garanterer landbrugsaktiviteternes forrang, og sikring af lovgivningsmæssig kompatibilitet med den fælles landbrugspolitikDenne arbejdslinje, sammen med udviklingen af nationale kort over initiativer og tekniske vejledninger, søger at give sikkerhed til dem, der overvejer at tage springet til agrovoltaik.
Målbare fordele: vand, mikroklima og nye økonomiske modeller for landdistrikterne
Data fra forsøg i Spanien og andre sammenlignelige miljøer peger på en række tilbagevendende fordele. En af de hyppigst nævnte er forbedret vandhåndteringDen delvise skygge, som panelerne genererer, reducerer fordampning og dermed den mængde vand, som planter mister gennem varme og stråling.
I vandingssystemer tilbyder flydende solceller installeret på flåder også yderligere fordele: ved delvist at dække overfladen, Det reducerer fordampning og hjælper med at kontrollere algevækst.Dette er almindelige problemer i varme klimaer. Samtidig letter den energi, der produceres på stedet, elektrificeringen af pumper og mere effektive vandingssystemer.
Fra et klimatisk synspunkt bidrager kombinationen af skygge og ventilation under solcelleanlæg til at afhjælpe ekstreme hedebølgerDette er især relevant i et scenarie med stadigt længere og tørre somre. I nogle afgrøder har forskere observeret en lavere forekomst af varmestress og en mere stabil præstation under hedebølger.
Alt dette resulterer i økonomiske muligheder for landdistrikterne. Agrivoltaik genererer ikke kun elektricitet, der kan bruges til eget forbrug eller sælges til nettet, men også Det åbner døren for nye forretningsmodeller og samarbejde mellem landmænd og energiselskaber.I områder, der er i fare for landbrugsophør, ses denne type projekter som en måde at bevare aktivitet og beskæftigelse på.
UNEF's administrerende direktør insisterede på, at "der ikke er nogen dikotomi mellem landbrug og solceller", hvis arealanvendelsen planlægges korrekt, og bemærkede, at størstedelen af landbrugsjorden fortsat udelukkende vil være dedikeret til fødevareproduktion. Udfordringen ligger efter hans mening i at få mest muligt ud af den lille procentdel, der er afsat til agrovoltaik. tjene som et eksempel på sameksistens mellem begge anvendelser.
Udviklingen af agrovoltaik i Spanien og andre europæiske lande begynder at vise, at det ikke er uundgåeligt at vælge mellem solpaneler og afgrøder: med teknologier som RearCPVbif semitransparente paneler, veldesignede agronomiske forsøg og en ramme for støtte og regulering, der prioriterer landbrugsaktivitet, er det muligt. at producere ren energi og fødevarer på den samme jord, forbedre modstandsdygtigheden over for klimaforandringer og tilbyde en ny indtægtskilde for landdistrikterne uden at ofre sin essentielle funktion i fødekæden.
