Utbredelsen av solenergi i Spania og store deler av Europa har reist et betydelig dilemma: Hvordan fortsette å installere solcellepaneler uten å ødelegge jordbrukslandI territorier med rikelig tilgjengelig land, slik tilfellet er i store land utenfor EU, er konflikten mindre, men i et jordbruksland med begrenset land som Spania teller hvert hektar.
I de senere årene har agrivoltaikk gradvis blitt et diskusjonstema i tekniske debatter, bransjekonferanser og offentlige støtteprogrammer som en realistisk måte å forene landbruk og solcelleproduksjon påI tillegg til denne trenden kommer nye teknologier med semi-transparente paneler og spesifikke design for avlinger, som søker å minimere skyggelegging uten å ofre konkurransedyktig strømproduksjon.
Hva er agrivoltaikk, og hvorfor er det så interessant for den spanske landsbygda?
Når vi snakker om agrivoltaikk, refererer vi til systemer som De kombinerer landbruksaktivitet og solenergiproduksjon på samme overflate i solenergi hagerDet handler ikke bare om å legge paneler oppå bakken, men om å designe strukturer, tettheter og paneltyper som gjør at anlegget får lyset, vannet og ventilasjonen det trenger for å produsere normalt, eller enda bedre.
I en kontekst med stadig mer krevende klimamål – EU har som mål at en betydelig andel av elektrisiteten skal komme fra fornybar energi for å oppnå karbonnøytralitet innen midten av århundret – har solceller blitt en sentral komponent. Det kraftige fallet i prisen på paneler, i stor grad drevet av overproduksjon i Asia, har lagt til rette for utbredt utplassering, men har også forsterket presset på jordbruks-, husdyr- og skogsmark.
Derfor begynner agrivoltaikk å bli sett på som et slags «møtepunkt» mellom to verdener som inntil nylig ble oppfattet som i konflikt: matsikkerhet og energiomstillingenErfaringer fra Spania viser at installasjon av paneler, når de er godt utformet, kan beskytte avlinger mot overdreven stråling, bidra til å spare vann og gi en ekstra inntektskilde for bønder.
Videre, i regioner med økende vannstress og hyppigere hetebølger, blir denne teknologien verdsatt som verktøy for tilpasning til klimaendringerutover sin rolle i å redusere utslipp.
Den største tekniske utfordringen: skyggen på avlingene
Hovedhindringen for konvensjonelle solcelleanlegg i felten er lett å forstå: Panelene kaster skygge, og ikke alle avlinger tolererer det like godt.Hvis planten får mindre stråling enn den trenger, faller fotosyntesekapasiteten og med den også avkastningen.
De første spenningstestene i landbruket fokuserte på å justere høyden, avstanden og helningen på panelene for å skape delvis skygge, samt å velge avlinger som er relativt tolerante for filtrerte lysforhold. I tillegg begynte man å teste tosidige paneler, som er i stand til å utnytte lys reflektert fra bakken, selv om dette ikke helt løste dilemmaet mellom solproduksjon og tilgang til lys for avlingen.
Nøkkelen er å finne en balansere der plantene har nok lys til fotosyntese, mens det solcelleanlegget opprettholder en rimelig avkastning på investeringen. Det er her utviklingen av spesifikke materialer og design kommer inn i bildet, for eksempel semi-transparente eller bølgelengdeselektive paneler.
Flere studier er enige om en veiledende terskel: De fleste avlinger krever rundt 60 % nyttig lysgjennomgang for å opprettholde normal ytelse. Under denne verdien øker ytelsestapet i været; over den er integrering med solceller mer lovende.
Forslaget fra Universitetet i Jaén: RearCPVbif halvtransparente paneler
I denne sammenhengen et team fra Universitetet i Jaen har presentert en løsning som søker å løse problemet fra selve panelets design. Forslaget deres er basert på en ny generasjon av semitransparente solcellemoduler som er i stand til å generere strøm samtidig som det nødvendige lyset slipper gjennom for avlingene.
Studien, publisert på den vitenskapelige plattformen Science Direct, analyserer teknologien ut fra to grunnleggende parametere: gjennomsnittlig synlig transmittans og gjennomsnittlig fotosyntetisk transmittansI praksis måler disse indikatorene hvor stor prosentandel av strålingen som er nyttig for planter, når den andre siden av panelet etter å ha passert gjennom materialet og solcellene.
Innovasjonen som presenteres er nedfelt i et system kalt RearCPVbif (bakre konsentrator fotovoltaisk bifacial)Denne teknologien faller innenfor familien av STPV-er (semi-transparente solcellepaneler), men med sin egen unike tilnærming. I motsetning til andre løsninger som bare lager hull eller reduserer celletetthet, integrerer denne teknologien optiske konsentratorer bak av modulen.
Enkelt sagt blir lyset som ikke brukes direkte på forsiden av panelet omdirigert til baksiden av bifaciale celler, noe som øker strømproduksjonen uten at det går på bekostning av gjennomsiktigheten. Forskerne understreker at designet deres Den oppnår rundt 60 % optisk gjennomsiktighet., en verdi som er kompatibel med fotosyntesesyklusen til de fleste hagebruksvekster.
Gjennomsiktighet, effektivitet og temperatur: den delikate balansen
Universitetet i Jaéns forskningslinje skiller seg fra andre «transparente» tilnærminger som industrien har evaluert de siste årene. På den ene siden finnes det ikke-bølgelengdeselektive paneler, som De absorberer en stor del av solspekteret. De reduserer materialets farge eller setter inn mellomrom mellom cellene for å øke gjennomsiktigheten. Problemet er at denne gjennomsiktigheten ofte er utilstrekkelig for avlingene.
I den andre ytterligheten er de selektive panelene, som De absorberer fortrinnsvis ultrafiolett og nær-infrarød strålingDette slipper gjennom en større andel synlig lys, noe som er det planter trenger mest. Denne typen løsninger gir et mer passende grunnlag for agrivoltaikk, selv om den industrielle utrullingen fortsatt er under utvikling.
RearCPVbif-forslaget er nettopp basert på denne selektive logikken, men legger til bruk av bakre optiske konsentratorer for å maksimere den tilgjengelige energien uten å formørke avlingenes miljø. Ifølge teamet ledet av forskerne Álvaro Varela-Albacete og Eduardo Fernández, Nåværende STPV-teknologi er underutnyttet og den kan yte mye bedre i landbruksapplikasjoner når den kombineres med denne typen konsentrator.
Et annet aspekt som forfatterne har tatt nøye hensyn til er systemets termiske oppførsel. En av de vanlige bekymringene ved installasjon av solcelletak over avlinger er risikoen for å generere en uønsket drivhuseffektendring av mikroklimaet under panelene. I testene som ble utført, holdt celletemperaturen seg under 70 °C, et viktig referansepunkt for å unngå negative påvirkninger på det nære miljøet.
Disse typene temperaturgrenser bidrar til ytelsen til agrivoltaiske strukturer ikke bli tak som fanger varme overdrevent, noe som er spesielt følsomt i områder som allerede er varme og har lite vanntilgang.
Fra laboratoriet til åkeren: tester på ekte avlinger og fokus på intensiv hagebruk
En av styrkene ved denne utviklingen er at Det har allerede vekket interesse fra bedrifter og organisasjoner i sektoren.Forskerne har bekreftet kontakter med ulike enheter for å akselerere både den industrielle skaleringen av modulene og integreringen av dem i den virkelige verden.
Veikartet omfatter nå prøvekampanjer i kommersielle avlinger, hvor ikke bare strømproduksjon vil bli evaluert, men også viktige agronomiske parametere: avling, produktkvalitet, vanningsbehov, jordtemperatur og fuktighet, blant annet. Målet er å innhente solide data som vil tillate tilpasse designet til de spesifikke behovene til hver avling og region.
Regioner som AlmeríaDisse områdene, preget av intensiv drivhusbruk og økende utplassering av solceller, fremstår som ideelle scenarier for denne typen teknologi. Der åpner sameksistensen av store områder med landbruksplast og solcellefelt døren for hybridmodeller der deler av takene eller konstruksjonene kan oppfylle to funksjoner.
Hvis forsøkene bekrefter de foreløpige resultatene, kan agrivoltaikk med semi-transparente paneler bli et avgjørende verktøy for Det såkalte «plasthavet» eksisterer side om side med et veritabelt «panelhav»uten å sette hagebruksproduksjonen i fare.
Opplevelser og data i Spania: fra Murcia til vinmarkene og olivenlundene
Utover materialforskning begynner Spania å akkumulere Felterfaringer som viser at agrivoltaikk kan fungere under reelle forhold. En av regionene der det gjøres størst fremgang er Murcia-regionen, med et høyteknologisk landbruk og mer enn 3.300 soltimer per år.
Ved Universitetet i Murcia og diverse forskningssentre har det blitt presentert resultater som peker på både agronomiske og økonomiske fordeler. Under spesialiserte konferanser samlet den spanske fotovoltaiske unionen (UNEF) forskere, myndigheter og bedrifter for å analysere hvordan disse modellene De gir bonden ekstra inntekt. uten å tvinge ham til å forlate hovedaktiviteten sin.
Forsøk utført i tørrlandbruk, samt i vingårder og olivenlunder, viser at strategisk plassering av paneler kan redusere fordampning med opptil 30 %for å bedre kontrollere vanntap fra jorden og beskytte avlinger mot ekstrem varme. Alt dette uten å redusere, eller til og med forbedre, avlingene under visse klimastressforhold.
I pilotvingårder har for eksempel paneler blitt integrert uten at det påvirker drueproduksjonen eller vinkvaliteten, samtidig som det oppnås større fuktighetsretensjon i jordenI olivenlunder rapporterer noen studier produksjonsøkninger på rundt 5 %, i tillegg til at avlingen reagerer bedre på ugunstige værforhold, noe som er viktig for regioner som er svært avhengige av olivenlunder.
Parallelt jobber sentraladministrasjonen med spesifikke kriterier for å sikre at i disse prosjektene Landbruksaktiviteten er fortsatt en prioritet og forenlig med den felles jordbrukspolitikken.Denne rettssikkerheten er avgjørende for å oppmuntre kooperativer og individuelle bønder til å investere i agrovoltaiske løsninger uten frykt for å miste europeisk støtte.
Murcia som laboratorium: agrivoltaiske prosjekter i drivhus og forsøksområder
Regionsregjeringen i Murcia har tatt et ytterligere skritt ved eksplisitt å fremme Agrivoltaisk energi som et verktøy for å optimalisere bruken av jordbruksarealMiljø-, universitets- og forskningsdepartementet i Mar Menor har fremhevet potensialet til denne teknologien i et samfunn med høy solstråling og høyt utviklet vanningsjordbruk.
Murcian Institute for Agricultural and Environmental Research and Development (IMIDA) koordinerer flere banebrytende prosjekter. Ett av dem, som ligger i La Alberca, fokuserer på drivhushagebrukDe første resultatene peker på avlingsøkninger som, ifølge forsøkene, varierer mellom 20 % og 60 %, avhengig av avlingen og anleggets utforming.
Panelene gir ikke bare energi til driften, men også De reduserer varme- og strålingsbelastning på planter.Dette åpner døren for å introdusere avlinger som tidligere var vanskelige å dyrke i halvtørre klimaer. Delvis skygge bidrar til å dempe temperaturstigninger og bedre utnytte tilgjengelig vann.
Et annet bemerkelsesverdig prosjekt er det som heter PS Agrovoltaica, installert ved El Mirador Agricultural Demonstration and Transfer Center (CDTA) i San Javier. Det er en eksperimentell infrastruktur på omtrent 36 kilowatt som kombinerer solsporere, ugjennomsiktige moduler og halvtransparente paneler, sammen med en kontrollsone uten solcelleanlegg.
Denne konfigurasjonen muliggjør detaljert overvåking av miljø- og produksjonsparametere, og muliggjør sammenligning av hvordan høyde, orientering, paneltype og strukturtetthet påvirker mikroklimaet og avlingens ytelse. De genererte dataene fungerer som en referanse for designe replikerbare systemer for andre gårder i Murcia og regioner med lignende forhold.
Institusjonell støtte og offentlig bistand til agrivoltaiske prosjekter
Utplasseringen av agrivoltaikk i Spania kan ikke forklares utelukkende av teknisk eller agronomisk interesse: Offentlig støtte spiller en viktig rolle for å akselerere investeringer og redusere risiko for bønder. Instituttet for energidiversifisering og -sparing (IDAE) har lansert flere spesifikke utlysninger for innovative fornybare energiprosjekter.
I en av de nyeste finansieringslinjene som er tildelt innovativ fornybar energi, har IDAE tildelt 148,5 millioner euro til 199 prosjekterMange av disse prosjektene er relatert til agrivoltaiske løsninger med energilagring. Av dette tallet er omtrent 77,1 millioner euro konsentrert i 62 prosjekter direkte knyttet til jordbruksbedrifter med tre- og hagebruksvekster.
Parallelt har mer enn 87 millioner euro blitt tildelt en gruppe på 73 initiativer som kombinerer agrivoltaikk og flytende solcellerMed en installert kapasitet på over 160 MWp og mer enn 180 MWh tilhørende lagring, har disse investeringene, som i stor grad er finansiert gjennom midler fra den europeiske gjenopprettingsplanen, som mål å demonstrere den tekniske og økonomiske levedyktigheten til hybride modeller for areal- og vannbruk.
Landbrukskooperativer understreker at agrivoltaikk kan fungere som inntektstillegg for bønder med reduserte inntekter eller lave pensjonerDet er verdt å huske at solceller allerede spilte en stabiliserende rolle for mange fagfolk på slutten av 2000-tallet. Nå gjør konteksten med ustabile energipriser og klimapress disse løsningene attraktive igjen.
Ministeriet for økologisk overgang og demografiske utfordringer (MITECO) insisterer på at utplasseringen må gjennomføres på en måte som garanterer at landbruksaktiviteten skal ha forrang, og sikre regelverksmessig kompatibilitet med den felles jordbrukspolitikkenDenne arbeidslinjen, sammen med utviklingen av nasjonale kart over initiativer og tekniske veiledninger, har som mål å gi sikkerhet til de som vurderer å ta steget til agrivoltaikk.
Målbare fordeler: vann, mikroklima og nye økonomiske modeller for landsbygda
Data fra forsøk i Spania og andre sammenlignbare miljøer peker på en rekke tilbakevendende fordeler. En av de mest siterte er forbedret vannforvaltningDen delvise skyggen som genereres av panelene reduserer fordampning og dermed mengden vann som planter mister gjennom varme og stråling.
I vanningsanlegg gir flytende solceller installert på flåter også ytterligere fordeler: ved å delvis dekke overflaten, Det reduserer fordampning og bidrar til å kontrollere algevekst.Dette er vanlige problemer i varme klimaer. Samtidig legger energien som produseres på stedet til rette for elektrifisering av pumper og mer effektive vanningssystemer.
Fra et klimatisk synspunkt bidrar kombinasjonen av skygge og ventilasjon under solcellekonstruksjoner til for å lindre ekstreme hetebølgerDette er spesielt relevant i et scenario med stadig lengre og tørre somre. I noen avlinger har forskere observert lavere forekomst av varmestress og mer stabil ytelse under hetebølger.
Alt dette fører til økonomiske muligheter for landlige områder. Agrivoltaikk genererer ikke bare strøm som kan brukes til eget forbruk eller selges til strømnettet, men også Det åpner døren for nye forretningsmodeller og samarbeid mellom bønder og energiselskaper.I områder som er i fare for å bli nedlagt i jordbruket, blir denne typen prosjekter sett på som en måte å opprettholde aktivitet og sysselsetting på.
Administrerende direktør i UNEF insisterte på at «det ikke er noen dikotomi mellom landbruk og solcellepaneler» hvis arealbruken planlegges riktig, og bemerket at majoriteten av jordbruksarealet fortsatt vil være utelukkende dedikert til matproduksjon. Utfordringen, etter hans syn, ligger i å få mest mulig ut av den lille prosentandelen som er avsatt til agrovoltaikk. tjene som et eksempel på sameksistens mellom begge bruksområdene.
Utviklingen av agrivoltaikk i Spania og andre europeiske land begynner å vise at det ikke er uunngåelig å velge mellom solcellepaneler og avlinger: med teknologier som RearCPVbif semi-transparente paneler, godt utformede agronomiske forsøk og et rammeverk for støtte og forskrifter som prioriterer landbruksaktivitet, er det mulig. å produsere ren energi og mat på samme land, forbedre motstandskraften mot klimaendringer og tilby en ny inntektskilde for landlige områder uten å ofre sin essensielle funksjon i næringskjeden.
