Τα Αγροβολταϊκά – η πρακτική της τοποθέτησης ηλιακών εγκαταστάσεων δίπλα σε γεωργικές εκτάσεις – υιοθετείται συχνότερα σε όλο τον κόσμο ως ένας τρόπος εισαγωγής κατανεμημένης καθαρής ενέργειας χωρίς να διακυβεύεται η χρήση γης.
Σύμφωνα με έρευνα από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Όρεγκον, η συνεγκατάσταση ηλιακής και αγροτικής ενέργειας θα μπορούσε να παρέχει το 20 τοις εκατό της συνολικής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στις Ηνωμένες Πολιτείες. Σύμφωνα με τους ερευνητές, η μεγάλης κλίμακας εγκατάσταση αγροβολταϊκών θα μπορούσε να οδηγήσει σε ετήσια μείωση κατά 330 χιλιάδες τόνους εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα με «ελάχιστο» αντίκτυπο στις αποδόσεις των καλλιεργειών.
Σύμφωνα με τη μελέτη, μια περιοχή στο μέγεθος της πολιτείας του Μέριλαντ θα χρειαζόταν για τα αγροβολταϊκά να καλύπτουν το 20 τοις εκατό της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στις Ηνωμένες Πολιτείες. Αυτό είναι περίπου 13,000 τετραγωνικά μίλια, ή το 1 τοις εκατό της τρέχουσας γεωργικής έκτασης των ΗΠΑ. Σε παγκόσμια κλίμακα, υπολογίζεται ότι το 1 τοις εκατό του συνόλου των γεωργικών εκτάσεων θα μπορούσε να παράγει την ενέργεια που χρειάζεται ο κόσμος εάν μετατραπεί σε ηλιακά φωτοβολταϊκά.
Υπάρχουν πολλοί τρόποι εγκατάστασης αγροβολταϊκών πάνελ. Μία από τις πιο συνηθισμένες μεθόδους είναι η ανύψωση της εγκατάστασης για να δημιουργηθεί χώρος για τον αγροτικό εξοπλισμό ή τα ζώα να κινούνται ελεύθερα από κάτω. Ένα άλλο μοντέρνο σχέδιο είναι να προσανατολίζετε τα φωτοβολταϊκά πάνελ κάθετα, αφήνοντας ανοιχτούς χώρους ανάμεσα στις σειρές των πάνελ.
United States
Στο Σόμερσετ της Καλιφόρνια, κατακόρυφα ηλιακά πάνελ Sunzaun γερμανικής σχεδίασης εγκαταστάθηκαν σε έναν αμπελώνα. Ο εγκαταστάτης Sunstall ανέπτυξε την εγκατάσταση, αποτελούμενη από 43 450 W μονάδες συνδεδεμένες σε έναν μικρομετατροπέα και δύο μπαταρίες.
Ο μινιμαλιστικός σχεδιασμός χρησιμοποίησε τρύπες στα πλαίσια των μονάδων για να κάνει μια απλή σύνδεση σε δύο πασσάλους, γεγονός που απέφυγε την ανάγκη για ένα βαρύ σύστημα ραφιών. Οι ηλιακές μονάδες διπλής όψης παράγουν ενέργεια και στις δύο πλευρές της κατακόρυφα προσανατολισμένης συστοιχίας.
Στα παραδοσιακά συστήματα που σχεδιάζονται με οριζόντιο προσανατολισμό, οι ράγες που χρησιμοποιούνται για την τοποθέτηση των πάνελ στο σύστημα ραφιών συνήθως κόβονται για να ταιριάζουν στο προβλεπόμενο μέγεθος του πίνακα. Εάν το μέγεθος του πίνακα αλλάξει μετά την ολοκλήρωση της προμήθειας όλων των άλλων εξαρτημάτων, το έργο ενδέχεται να παρουσιάσει καθυστερήσεις ενώ οι ράγες επανασχεδιάζονται για να προσαρμόσουν το ενημερωμένο μέγεθος του πίνακα. Ο σχεδιασμός Sunzaun επιτρέπει την εύκολη προσαρμογή σε μια αλλαγή στο μέγεθος του πίνακα, προσαρμόζοντας την απόσταση μεταξύ κάθε στοίβας. Είναι επίσης δυνατό να ρυθμίσετε το ύψος των πάνελ από το έδαφος εάν είναι απαραίτητο.
Germany
Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Εφαρμοσμένων Επιστημών της Λειψίας μελέτησαν τον πιθανό αντίκτυπο της μαζικής εγκατάστασης κάθετων φωτοβολταϊκών συστημάτων με δυτικό προσανατολισμό στη γερμανική αγορά ενέργειας. Διαπίστωσαν ότι αυτές οι εγκαταστάσεις θα μπορούσαν να έχουν ευεργετική επίδραση στη σταθεροποίηση του δικτύου της χώρας, επιτρέποντας παράλληλα μεγαλύτερη ενσωμάτωση με τις γεωργικές δραστηριότητες από τους συμβατικούς επίγειους φωτοβολταϊκούς σταθμούς.
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι τα κατακόρυφα φωτοβολταϊκά συστήματα μπορούν να μετατοπίσουν την ηλιακή απόδοση προς τις ώρες της υψηλότερης ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας και της περισσότερης παροχής ηλεκτρικής ενέργειας τους χειμερινούς μήνες, μειώνοντας έτσι τον ηλιακό περιορισμό.
«Εάν μια αποθήκευση ηλεκτρικής ενέργειας 1 TW ισχύος φόρτισης και εκφόρτισης και 1 TWh χωρητικότητας ενσωματωθεί στο μοντέλο του ενεργειακού συστήματος, το αποτέλεσμα μειώνεται σε εξοικονόμηση CO2 έως και 2.1 Mt/a με το 70 τοις εκατό των κατακόρυφων μονάδων να προσανατολίζονται από τα ανατολικά. προς τα δυτικά και 30 τοις εκατό με κλίση προς τα νότια», είπαν. «Τέλος, αν και μπορεί να φαίνεται μη ρεαλιστικό για κάποιους να επιτύχουν ποσοστό 70 τοις εκατό των κάθετων σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, ακόμη και ένα χαμηλότερο ποσοστό έχει ευεργετικό αντίκτυπο».
Ιαπωνία
Στην Ιαπωνία, η Luxor Solar KK, θυγατρική του γερμανικού κατασκευαστή στοιχείων Luxor Solar, κατασκεύασε ένα κατακόρυφο φωτοβολταϊκό σύστημα 8.3 kW στο πάρκινγκ ενός εργοστασίου επεξεργασίας ρυζιού που ανήκει στην Eco Rice Niigata.
«Τα αυτοκίνητα θα σταθμεύουν ανάμεσα στα κάθετα συστήματα» εξήγησε στο περιοδικό PV ο Uwe Liebscher, διευθύνων σύμβουλος της Luxor Solar KK. «Ο στόχος αυτού του συστήματος είναι να δείξει την ανθεκτικότητα κατά τη διάρκεια του χειμώνα και την πρόσθετη ενεργειακή απόδοση λόγω της αντανάκλασης του χιονιού». Το Niigata, από την άλλη πλευρά, είναι γνωστό ότι είναι μια περιοχή υψηλού φορτίου χιονιού, με έως και 2 ή 3 μέτρα χιόνι το χειμώνα».
Το σύστημα με νότιο προσανατολισμό διαθέτει ηλιακές μονάδες ετεροζεύξης της ίδιας της Luxor Solar, καθώς και συστήματα στερέωσης από τον Γερμανό ειδικό στα κάθετα φωτοβολταϊκά Next2Sun και μετατροπείς από την Omron της Ιαπωνίας. Το κάθετο συγκρότημα θα παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε ένα εργοστάσιο επεξεργασίας ρυζιού που βρίσκεται δίπλα στο σύστημα. Η πόλη Nagaoka χρηματοδότησε το έργο με 2 εκατομμύρια γιεν (14,390 $).
«Μια κάθετη εγκατάσταση χρησιμοποιεί μόνο έναν ελάχιστο χώρο της γεωργικής γης, ενώ διατηρεί πάνω από το 85 τοις εκατό του φωτός που φτάνει στις καλλιέργειες, κάτι που εξασφαλίζει τη βέλτιστη ισορροπία μεταξύ ηλιακής ενέργειας και γεωργίας, κάτι που είναι κρίσιμο στην Ιαπωνία», εξηγεί. «Αυτό μας επιτρέπει να κατασκευάσουμε αγροβολταϊκά συστήματα σε γεωργικές εκτάσεις δημόσιας χρήσης, όπως για σιτάρι, πατάτες ή ρύζι, σε μεγάλη κλίμακα».
Γαλλία
Στη Γαλλία, η TotalEnergies και η InVivo, ειδικός στα αγροβολταϊκά, κυκλοφόρησαν έναν κατακόρυφο επίδειξης αγροβολταϊκών 111 kW. Η TotalEnergies είπε ότι η πιλοτική εγκατάσταση θα διερευνήσει τον αντίκτυπο των ηλιακών συλλεκτών στη γεωργική απόδοση, καθώς και στη βιοποικιλότητα, την αποθήκευση άνθρακα και την ποιότητα του νερού της τοποθεσίας.
«Είμαστε πεπεισμένοι ότι οι συνέργειες που αναπτύχθηκαν μεταξύ της παραγωγής πράσινης ηλεκτρικής ενέργειας, του βιοαερίου και της γεωργίας είναι μία από τις απαντήσεις που εγγυώνται την ενεργειακή και διατροφική μας ανεξαρτησία», δήλωσε ο Thierry Muller, Διευθύνων Σύμβουλος της TotalEnergies Renouvelables France.
Sweden
Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο Mälardalen (Σουηδία) ανέπτυξαν ένα μοντέλο υπολογιστικής δυναμικής ρευστών (CFD) που διευκολύνει την ανάλυση μικροκλίματος σε κατακόρυφα φωτοβολταϊκά έργα. Οι προσομοιώσεις CFD χρησιμοποιούνται για την επίλυση σύνθετων εξισώσεων σχετικά με τη ροή στερεών και αερίων μέσα και γύρω από σώματα, οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάλυση μικροκλίματος εντός αγροβολταϊκών συστημάτων.
«Τα μοντέλα αγροβολταϊκών συστημάτων (AV) θα χρησιμοποιούνται συχνά για το σχεδιασμό νέων συστημάτων AV, καθώς και για τη λήψη αποφάσεων, καθώς οι μικροκλιματικές αλλαγές μπορούν να αναλυθούν/προβλεφθούν με βάση τη θέση και τη λύση του συστήματος AV», ο ερευνητής Sebastian Zainalli. είπε στο pv magazine.w
Η μελέτη παρατήρησε μια μείωση 38 τοις εκατό στην ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας στις περιοχές του εδάφους που σκιάζονται από τα κατακόρυφα φωτοβολταϊκά πλαίσια.
Βασικές αρχές
Το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας των ΗΠΑ προσέφερε πέντε αρχές για την επιτυχία των αγροβολταϊκών, όπως:
Κλίμα, έδαφος και περιβαλλοντικές συνθήκες: Οι περιβαλλοντικές συνθήκες ενός τόπου πρέπει να είναι κατάλληλες τόσο για την ηλιακή παραγωγή όσο και για τις επιθυμητές καλλιέργειες ή βλάστηση.
Διαμορφώσεις, ηλιακές τεχνολογίες και σχέδια: Η επιλογή της ηλιακής τεχνολογίας, η διάταξη της τοποθεσίας και άλλες υποδομές μπορούν να επηρεάσουν τα πάντα, από την ποσότητα φωτός που φτάνει στα ηλιακά πάνελ μέχρι το αν ένας τρακτέρ, εάν είναι απαραίτητο, μπορεί να περάσει κάτω από τα πάνελ. «Αυτή η υποδομή θα είναι στο έδαφος για τα επόμενα 25 χρόνια, επομένως πρέπει να γίνει σωστά για την προβλεπόμενη χρήση. Η επιτυχία του έργου θα εξαρτηθεί από αυτό», λέει ο James McCall, ερευνητής του NREL που εργάζεται στο InSPIRE.
Μέθοδοι επιλογής και καλλιέργειας καλλιεργειών, σχέδια σπόρων και βλάστησης και προσεγγίσεις διαχείρισης: Τα αγροβολταϊκά έργα θα πρέπει να επιλέγουν καλλιέργειες ή καλύμματα εδάφους που ευδοκιμούν κάτω από τα πάνελ στο τοπικό τους κλίμα και που είναι κερδοφόρα στις τοπικές αγορές.
Συμβατότητα και ευελιξία: Τα αγροβολταϊκά πρέπει να σχεδιάζονται με τρόπο που να προσαρμόζεται στις αντικρουόμενες ανάγκες των ιδιοκτητών ηλιακών εγκαταστάσεων, των φορέων εκμετάλλευσης ηλιακών και των αγροτών ή των ιδιοκτητών γης για να επιτρέψουν αποτελεσματικές γεωργικές δραστηριότητες.
Συνεργασία και Συνεργασίες: Για να είναι επιτυχημένο οποιοδήποτε έργο, η επικοινωνία και η κατανόηση μεταξύ των ομάδων είναι ζωτικής σημασίας.
Μια πηγή: https://www.pv-magazine-mexico.com