Rozšíření solární energie ve Španělsku a ve velké části Evropy vyvolalo značné dilema: Jak pokračovat v instalaci fotovoltaických panelů bez ničení zemědělské půdyNa územích s dostatkem dostupné půdy, jako je tomu ve velkých zemích mimo EU, je konflikt menší, ale v zemědělské zemi s omezenou půdou, jako je Španělsko, se počítá každý hektar.
V posledních letech se agrovoltaika postupně stala tématem diskusí v technických debatách, průmyslových konferencích a programech veřejné pomoci, jako je např. realistický způsob, jak sladit zemědělství a výrobu fotovoltaikyK tomuto trendu se přidávají nové technologie poloprůhledných panelů a specifické designy pro plodiny, které se snaží minimalizovat zastínění, aniž by obětovaly konkurenceschopnou výrobu elektřiny.
Co je agrivoltaika a proč je pro španělský venkov tak zajímavá?
Když mluvíme o agrivoltaice, máme na mysli systémy, které Kombinují zemědělskou činnost a výrobu solární energie na stejné ploše v... solární farmyNejde jen o umístění panelů na pozemek, ale o navrhování konstrukcí, hustot a typů panelů, které rostlině umožní přijímat světlo, vodu a větrání, které potřebuje k normální, nebo dokonce lepší produkci.
V kontextu stále náročnějších klimatických cílů – Evropská unie si klade za cíl, aby významná část její elektřiny pocházela z obnovitelných zdrojů, aby do poloviny století dosáhla uhlíkové neutrality – se fotovoltaika stala ústřední součástí. Prudký pokles cen panelů, způsobený převážně nadprodukcí v Asii, usnadnil jejich široké rozšíření, ale také zesílil tlak na… zemědělská, hospodářská a lesní půda.
Agrovoltaika se proto začíná vnímat jako jakési „místo setkání“ dvou světů, které byly donedávna vnímány jako konfliktní: potravinová bezpečnost a energetická transformaceZkušenosti ze Španělska ukazují, že pokud je instalace panelů dobře navržena, může chránit plodiny před nadměrným zářením, pomáhat šetřit vodou a poskytovat zemědělcům další zdroj příjmů.
Navíc v regionech s rostoucím nedostatkem vody a častějšími vlnami veder je tato technologie ceněna jako nástroj pro přizpůsobení se změně klimatunad rámec jeho role při snižování emisí.
Hlavní technická výzva: stín na plodinách
Hlavní překážka pro konvenční fotovoltaické systémy v terénu je snadno pochopitelná: Panely vrhají stín a ne všechny plodiny ho snášejí stejně.Pokud rostlina dostává méně záření, než potřebuje, klesá její fotosyntézní kapacita a s ní i její produktivní výnos.
První zemědělské napěťové zkoušky se zaměřily na úpravu výšky, rozteče a sklonu panelů pro vytvoření částečného stínu a také na výběr plodin relativně tolerantních k filtrovaným světelným podmínkám. Kromě toho se začaly testovat bifaciální panely, schopné využívat světlo odražené od země, ačkoli to dilema mezi... solární energie a přístup k světlu pro plodinu.
Klíčem je najít equilibrio kde rostliny mají dostatek světla pro fotosyntézu, zatímco fotovoltaický systém si udržuje rozumnou návratnost investic. Právě zde přichází na řadu vývoj specifických materiálů a designů, jako jsou poloprůhledné nebo vlnově selektivní panely.
Několik studií se shoduje na doporučeném prahu: Většina plodin vyžaduje přibližně 60 % propustnosti užitečného světla aby si udržel normální výkon. Pod touto hodnotou ztráty výkonu prudce rostou; nad ní je slibnější integrace s fotovoltaikou.
Návrh Univerzity v Jaénu: Poloprůhledné panely RearCPVbif
V této souvislosti tým z Univerzita Jaén představila řešení, které se snaží řešit problém již od samotného návrhu panelu. Jejich návrh je založen na nové generaci poloprůhledných fotovoltaických modulů schopných vyrábět elektřinu a zároveň umožnit průchod potřebného světla pro plodiny.
Studie, publikovaná na vědecké platformě Science Direct, analyzuje technologii ze dvou základních parametrů: průměrná propustnost viditelného světla a průměrná fotosyntetická propustnostV praxi tyto indikátory měří, jaké procento záření užitečného pro rostliny dosáhne druhé strany panelu po průchodu materiálem a solárními články.
Představená inovace je ztělesněna v systému s názvem RearCPVbif (zadní koncentrátor fotovoltaické bifaciální)Tato technologie spadá do rodiny STPV (poloprůhledných fotovoltaických panelů), ale s vlastním unikátním přístupem. Na rozdíl od jiných řešení, která pouze vytvářejí mezery nebo snižují hustotu článků, tato technologie integruje optické koncentrátory vzadu modulu.
Jednoduše řečeno, světlo, které není přímo použito na přední stranu panelu, je přesměrováno na zadní stranu bifaciálních článků, čímž se zvyšuje produkce elektřiny bez kompromisů v transparentnosti. Výzkumníci zdůrazňují, že jejich design Dosahuje optické průhlednosti přibližně 60 %., což je hodnota slučitelná s fotosyntézním cyklem většiny zahradnických plodin.
Transparentnost, účinnost a teplota: křehká rovnováha
Výzkumná linie Univerzity v Jaénu se liší od jiných „transparentních“ přístupů, které průmysl v posledních letech hodnotil. Na jedné straně existují panely neselektivní k vlnovým délkám, které Absorbují velkou část slunečního spektra. Snižují barvu materiálu nebo vkládají mezery mezi buňky, aby zvýšili průhlednost. Problém je v tom, že tato průhlednost je pro plodiny často nedostatečná.
Na opačném konci jsou selektivní panely, které Přednostně absorbují ultrafialové a blízké infračervené zářeníDíky tomu prochází větší část viditelného světla, které rostliny nejvíce potřebují. Tyto typy řešení nabízejí vhodnější základ pro agrivoltaiku, ačkoli jejich průmyslové nasazení je stále ve vývoji.
Návrh RearCPVbif je založen právě na této selektivní logice, ale přidává použití zadních optických koncentrátorů pro maximalizaci dostupné energie bez ztmavení prostředí plodin. Podle týmu vedeného výzkumníky Álvarem Varelou-Albacetem a Eduardem Fernándezem, Současná technologie STPV je nedostatečně využívána a v kombinaci s tímto typem koncentrátoru může v zemědělských aplikacích podávat mnohem lepší výkon.
Dalším aspektem, který autoři pečlivě zvážili, je tepelné chování systému. Jednou z běžných obav při instalaci fotovoltaických střech nad plodinami je riziko vzniku nežádoucí skleníkový efektzměna mikroklimatu pod panely. V provedených testech teplota v komoře zůstala pod 70 °C, což je důležitý referenční bod pro zamezení negativních dopadů na bezprostřední okolí.
Tyto typy teplotních limitů přispívají k výkonu agrovoltaických struktur. nestanou se střechami, které zachycují teplo nadměrně, což je obzvláště citlivé v oblastech, které jsou již horké a mají málo vody.
Z laboratoře do terénu: testy na reálných plodinách a zaměření na intenzivní zahradnictví
Jednou ze silných stránek tohoto vývoje je, že To již vyvolalo zájem firem a organizací v tomto odvětví.Výzkumníci potvrdili kontakty s různými subjekty s cílem urychlit jak průmyslové škálování modulů, tak jejich integraci do reálného provozu.
Plán nyní zahrnuje zkušební kampaně u komerčních plodin, kde bude hodnocena nejen výroba elektřiny, ale také klíčové agronomické parametry: výnos, kvalita produktu, potřeby zavlažování, teplota a vlhkost půdy a další. Cílem je získat spolehlivá data, která umožní přizpůsobit design specifickým potřebám každé plodiny a regionu.
Regiony jako například AlmeríaTyto oblasti, charakterizované intenzivním skleníkovým zahradnictvím a rostoucím využíváním fotovoltaiky, se jeví jako ideální scénáře pro tento typ technologie. Koexistence velkých ploch zemědělských plastových a solárních polí tam otevírá dveře hybridním modelům, v nichž části střech nebo konstrukcí mohou plnit dvojí funkci.
Pokud testy potvrdí předběžné výsledky, agrovoltaika s poloprůhlednými panely by se mohla stát rozhodujícím nástrojem pro... Takzvané „moře plastu“ koexistuje se skutečným „mořem panelů“aniž by byla ohrožena zahradnická produkce.
Zkušenosti a data ve Španělsku: od Murcie po vinice a olivové háje
Kromě výzkumu materiálů začíná Španělsko hromadit Praktické zkušenosti, které ukazují, že agrovoltaika může fungovat za reálných podmínek. Jedním z regionů, kde se dosahuje největšího pokroku, je region Murcia s vysoce technologicky rozvinutým zemědělstvím a více než 3 300 hodinami slunečního svitu ročně.
Na Univerzitě v Murcii a v různých výzkumných centrech byly prezentovány výsledky, které poukazují na agronomické i ekonomické přínosy. Během specializovaných konferencí Španělská fotovoltaická unie (UNEF) shromáždila výzkumníky, vládní agentury a společnosti, aby analyzovali, jak tyto modely... Poskytují zemědělci dodatečný příjem. aniž by ho to donutilo opustit jeho hlavní činnost.
Pokusy provedené na suchých plodinách, stejně jako ve vinicích a olivových hájích ukazují, že strategické umístění panelů může snížit evapotranspiraci až o 30 %lépe kontrolovat ztráty vody z půdy a chránit plodiny před epizodami extrémního horka. To vše bez snížení, nebo dokonce zlepšení výnosů za určitých klimatických stresových podmínek.
Například v pilotních vinicích byly panely integrovány bez ovlivnění produkce hroznů nebo kvality vína, přičemž bylo dosaženo větší zadržování vlhkosti v půděV olivových hájích některé studie uvádějí nárůst produkce přibližně o 5 %, a to kromě lepší reakce plodiny na nepříznivé povětrnostní podmínky, což je klíčové pro regiony, které jsou na olivových hájích vysoce závislé.
Souběžně s tím ústřední správa pracuje na specifických kritériích, aby v těchto projektech zajistila, zemědělská činnost zůstává prioritou a je slučitelná se SZPTato právní jistota je nezbytná pro povzbuzení družstev a jednotlivých zemědělců k investicím do agrovoltaických řešení, aniž by se museli obávat ztráty evropské podpory.
Murcia jako laboratoř: agrovoltaické projekty ve sklenících a na experimentálních pozemcích
Regionální vláda Murcie učinila další krok tím, že výslovně prosazuje Agrovoltaická energie jako nástroj k optimalizaci využití zemědělské půdyMinisterstvo životního prostředí, univerzit, výzkumu a Mar Menor zdůraznilo potenciál této technologie v komunitě s vysokým slunečním zářením a vysoce rozvinutým zavlažovaným zemědělstvím.
Murcijský institut pro zemědělský a environmentální výzkum a vývoj (IMIDA) koordinuje několik průkopnických projektů. Jeden z nich, který se nachází v La Alberce, se zaměřuje na skleníkové zahradnictvíPrvní výsledky ukazují na zvýšení výnosu, které se podle pokusů pohybuje mezi 20 % a 60 % v závislosti na plodině a konstrukci zařízení.
Panely nejen dodávají energii pro provoz, ale také Snižují tepelnou a radiační zátěž rostlin.To otevírá dveře k zavádění plodin, které se dříve v polosuchém podnebí obtížně pěstovaly. Částečný stín pomáhá zmírňovat teplotní výkyvy a lépe využívat dostupnou vodu.
Dalším pozoruhodným projektem je ten s názvem PS Agrovoltaica, instalovaný v zemědělském demonstračním a transferovém centru El Mirador (CDTA) v San Javieru. Jedná se o experimentální infrastrukturu o výkonu přibližně 36 kilowattů, která kombinuje solární sledovače, neprůhledné moduly a poloprůhledné panely, spolu s regulační zónou bez fotovoltaické instalace.
Tato konfigurace umožňuje detailní sledování environmentálních a produkčních parametrů a porovnání vlivu výšky, orientace, typu panelu a hustoty konstrukce na mikroklima a výkonnost plodiny. Generovaná data slouží jako reference pro navrhnout replikovatelné systémy pro další farmy v Murcii a regionech s podobnými podmínkami.
Institucionální podpora a veřejná pomoc pro agrovoltaické projekty
Zavedení agrovoltaiky ve Španělsku nelze vysvětlit pouze technickým nebo agronomickým zájmem: Veřejná pomoc hraje důležitou roli urychlit investice a snížit riziko pro zemědělce. Institut pro diverzifikaci a úspory energie (IDAE) vyhlásil několik konkrétních výzev k inovativním projektům v oblasti obnovitelných zdrojů energie.
V jedné z nejnovějších linií financování přidělených na inovativní obnovitelné zdroje energie přidělila IDAE 148,5 milionu eur na 199 projektůMnoho z těchto projektů se týká agrovoltaických řešení s ukládáním energie. Z této částky je přibližně 77,1 milionu eur soustředěno do 62 projektů přímo spojených se zemědělskými podniky pěstujícími stromy a zahradnické plodiny.
Souběžně bylo přiděleno více než 87 milionů eur skupině 73 iniciativ, které kombinují agrovoltaika a plovoucí fotovoltaikaS instalovanou kapacitou přesahující 160 MWp a více než 180 MWh souvisejících skladovacích kapacit si tyto investice, z velké části financované z prostředků Evropského plánu obnovy, kladou za cíl prokázat technickou a ekonomickou životaschopnost hybridních modelů využívání půdy a vody.
Zemědělská družstva zdůrazňují, že agrovoltaika může fungovat jako příplatek k příjmu pro zemědělce se sníženými příjmy nebo nízkými důchodyStojí za to připomenout, že fotovoltaika hrála pro mnoho profesionálů stabilizující roli již na konci prvního desetiletí 2000. století. Nyní, v kontextu kolísavých cen energií a klimatických tlaků, jsou tato řešení opět atraktivní.
Ministerstvo pro ekologickou transformaci a demografické výzvy (MITECO) trvá na tom, že nasazení musí být provedeno s ohledem na zaručení primárního významu zemědělské činnosti a zajištění slučitelnosti předpisů se SZPTato pracovní linie, spolu s vývojem národních map iniciativ a technických průvodců, se snaží poskytnout jistotu těm, kteří zvažují přechod na agrivoltaiku.
Měřitelné přínosy: voda, mikroklima a nové modely venkovské ekonomiky
Data ze studií ve Španělsku a dalších srovnatelných prostředích poukazují na řadu opakujících se výhod. Jednou z nejčastěji uváděných je lepší hospodaření s vodouČástečný stín vytvářený panely snižuje evapotranspiraci, a tím i množství vody, které rostliny ztrácejí v důsledku tepla a záření.
V zavlažovacích systémech nabízejí plovoucí fotovoltaické panely instalované na raftech také další výhody: částečným pokrytím povrchu, Snižuje odpařování a pomáhá kontrolovat růst řas.To jsou běžné problémy v teplém podnebí. Zároveň energie vyrobená na místě usnadňuje elektrifikaci čerpadel a efektivnější zavlažovací systémy.
Z klimatického hlediska přispívá kombinace stínu a větrání pod fotovoltaickými konstrukcemi k zmírnit extrémní vlny vederTo je obzvláště důležité v situaci stále delších a suchších let. U některých plodin vědci pozorovali nižší výskyt tepelného stresu a stabilnější výkonnost během vln veder.
To vše se promítá do ekonomických příležitostí pro venkovské oblasti. Agrovoltaika nejen vyrábí elektřinu, kterou lze využít pro vlastní spotřebu nebo prodat do sítě, ale také Otevírá dveře novým obchodním modelům a spolupráci mezi zemědělci a energetickými společnostmi.V oblastech ohrožených opuštěním zemědělské činnosti jsou tyto typy projektů vnímány jako způsob, jak udržet aktivitu a zaměstnanost.
Generální ředitel UNEF trval na tom, že „neexistuje žádná dichotomie mezi zemědělstvím a fotovoltaikou“, pokud je využívání půdy řádně plánováno, a poznamenal, že většina zemědělské půdy bude i nadále určena výhradně k produkci potravin. Výzvou podle něj je co nejlépe využít toto malé procento přidělené na agrovoltaiku. sloužit jako příklad koexistence obou způsobů použití.
Rozvoj agrovoltaiky ve Španělsku a dalších evropských zemích začíná ukazovat, že volba mezi solárními panely a plodinami není nevyhnutelná: s technologiemi, jako jsou poloprůhledné panely RearCPVbif, dobře navrženými agronomickými pokusy a rámcem podpory a předpisů, které upřednostňují zemědělskou činnost, je to možné. produkovat čistou energii a potraviny na stejné půdě, zlepšit odolnost vůči změně klimatu a nabídnout nový zdroj příjmů pro venkovské oblasti aniž by obětovala svou základní funkci v potravním řetězci.
