Ang paglawak ng enerhiyang solar sa Espanya at sa halos buong Europa ay nagdulot ng isang malaking problema: Paano ipagpatuloy ang pag-install ng mga photovoltaic panel nang hindi sinisira ang lupang sakahanSa mga teritoryong may masaganang magagamit na lupain, gaya ng sa malalaking bansa sa labas ng EU, mas kaunti ang tunggalian, ngunit sa isang bansang agrikultural na may limitadong lupain tulad ng Espanya, mahalaga ang bawat ektarya.
Sa mga nakaraang taon, ang agrivoltaics ay unti-unting naging paksa ng talakayan sa mga teknikal na debate, mga kumperensya sa industriya, at mga programang pampublikong tulong tulad ng isang makatotohanang paraan upang mapagtugma ang agrikultura at photovoltaic generationNakadaragdag pa sa trend na ito ang mga bagong teknolohiya ng mga semi-transparent na panel at mga partikular na disenyo para sa mga pananim, na naglalayong mabawasan ang pagtatabing nang hindi isinasakripisyo ang kompetisyon sa produksyon ng kuryente.
Ano ang agrivoltaics at bakit ito lubhang kawili-wili sa kanayunan ng Espanya?
Kapag pinag-uusapan natin ang agrivoltaics, tinutukoy natin ang mga sistemang Pinagsasama nila ang gawaing pang-agrikultura at pagbuo ng enerhiyang solar sa iisang ibabaw. mga solar farmHindi lang ito tungkol sa paglalagay ng mga panel sa ibabaw ng lupa, kundi tungkol din sa pagdidisenyo ng mga istruktura, densidad, at mga uri ng panel na magbibigay-daan sa halaman na makatanggap ng liwanag, tubig, at bentilasyon na kailangan nito upang makagawa ng normal, o mas mabuti pa.
Sa konteksto ng patuloy na hinihinging mga target sa klima—nilalayon ng European Union na ang isang malaking bahagi ng kuryente nito ay magmula sa mga renewable upang makamit ang carbon neutrality pagsapit ng kalagitnaan ng siglo—ang photovoltaics ay naging isang pangunahing bahagi. Ang matinding pagbaba ng presyo ng mga panel, na pangunahing dulot ng labis na produksyon sa Asya, ay nagpadali sa kanilang malawakang pag-deploy, ngunit pinatindi rin ang presyon sa lupang pang-agrikultura, panghayupan at panggubatan.
Kaya naman, ang agrivoltaics ay nagsisimula nang makita bilang isang uri ng "tagpuan" sa pagitan ng dalawang mundo na hanggang kamakailan lamang ay itinuturing na nagkakasalungatan: seguridad sa pagkain at ang transisyon ng enerhiyaIpinapakita ng mga karanasan sa Espanya na, kapag mahusay ang disenyo, ang pag-install ng mga panel ay maaaring maprotektahan ang mga pananim mula sa labis na radiation, makatulong na makatipid ng tubig, at magbigay ng karagdagang pinagkukunan ng kita para sa mga magsasaka.
Bukod pa rito, sa mga rehiyon na may tumataas na stress sa tubig at mas madalas na mga alon ng init, ang teknolohiyang ito ay pinahahalagahan bilang kagamitan sa pag-aangkop sa pagbabago ng klimalampas sa papel nito sa pagbabawas ng mga emisyon.
Ang pangunahing teknikal na hamon: ang lilim sa mga pananim
Ang pangunahing balakid para sa mga kumbensyonal na sistemang photovoltaic sa larangan ay madaling maunawaan: Ang mga panel ay nagbibigay ng lilim, at hindi lahat ng pananim ay pantay na nakakayanan ito.Kung ang halaman ay tumatanggap ng mas kaunting radiation kaysa sa kailangan nito, ang kapasidad nito sa photosynthesis ay bababa at, kasama nito, ang produktibong ani nito.
Ang mga unang pagsubok sa boltahe sa agrikultura ay nakatuon sa pagsasaayos ng taas, pagitan, at pagkiling ng mga panel upang lumikha ng bahagyang lilim, pati na rin ang pagpili ng mga pananim na medyo mapagparaya sa mga kondisyon ng sinalang liwanag. Bukod pa rito, ang mga bifacial panel, na may kakayahang gamitin ang liwanag na repleksyon mula sa lupa, ay sinimulang subukan, bagama't hindi nito lubos na nalutas ang problema sa pagitan ng produksyon ng solar at pag-access sa liwanag para sa pananim.
Ang susi ay ang makahanap ng isang balansehin kung saan ang mga halaman ay may sapat na liwanag para sa photosynthesis, habang ang photovoltaic system ay nagpapanatili ng makatwirang balik sa puhunan. Dito pumapasok ang pagbuo ng mga partikular na materyales at disenyo, tulad ng mga semi-transparent o wavelength-selective panel.
Maraming pag-aaral ang sumasang-ayon sa isang guideline threshold: Karamihan sa mga pananim ay nangangailangan ng humigit-kumulang 60% na kapaki-pakinabang na transmittance ng liwanag upang mapanatili ang normal nitong pagganap. Kung mas mababa sa halagang iyon, tumataas nang husto ang mga pagkawala ng pagganap; kung mas mataas dito, mas nangangako ang integrasyon sa photovoltaics.
Ang panukala mula sa Unibersidad ng Jaén: Mga semi-transparent na panel ng RearCPVbif
Sa kontekstong ito, isang pangkat mula sa University ng Jaén ay nagpakita ng isang solusyon na naglalayong tugunan ang problema mula mismo sa disenyo ng panel. Ang kanilang panukala ay batay sa isang bagong henerasyon ng mga semi-transparent na photovoltaic module na may kakayahang makabuo ng kuryente habang pinapayagan ang kinakailangang liwanag na dumaan para sa mga pananim.
Ang pag-aaral, na inilathala sa siyentipikong plataporma na Science Direct, ay sinusuri ang teknolohiya mula sa dalawang pangunahing parametro: ang karaniwang nakikitang transmittance at karaniwang transmittance ng potosintetikoSa pagsasagawa, sinusukat ng mga tagapagpahiwatig na ito kung anong porsyento ng radiation na kapaki-pakinabang sa mga halaman ang umaabot sa kabilang panig ng panel, pagkatapos dumaan sa materyal at sa mga solar cell.
Ang inobasyon na iniharap ay nakapaloob sa isang sistemang pinangalanang RearCPVbif (Rear Concentrator Photovoltaic bifacial)Ang teknolohiyang ito ay kabilang sa pamilya ng mga STPV (semi-transparent photovoltaic panel), ngunit may sarili nitong natatanging pamamaraan. Hindi tulad ng ibang mga solusyon na lumilikha lamang ng mga puwang o nagbabawas ng densidad ng cell, ang teknolohiyang ito ay nagsasama-sama mga optical concentrator sa likuran ng modyul.
Sa madaling salita, ang liwanag na hindi direktang ginagamit sa harap ng panel ay idinidirekta sa likod ng mga bifacial cell, na nagpapataas ng produksyon ng kuryente nang hindi isinasakripisyo ang transparency. Binibigyang-diin ng mga mananaliksik na ang kanilang disenyo Nakakamit nito ang humigit-kumulang 60% na optical transparency., isang halagang tugma sa siklo ng potosintesis ng karamihan sa mga pananim na hortikultural.
Transparency, kahusayan at temperatura: ang maselang balanse
Ang linya ng pananaliksik ng Unibersidad ng Jaén ay naiiba sa iba pang mga "transparent" na pamamaraan na sinuri ng industriya nitong mga nakaraang taon. Sa isang banda, may mga panel na hindi pumipili ng wavelength, na Sinisipsip nila ang malaking bahagi ng solar spectrum. Binabawasan nila ang kulay ng materyal o naglalagay ng mga puwang sa pagitan ng mga selula upang mapataas ang transparency. Ang problema ay ang transparency na ito ay kadalasang hindi sapat para sa mga pananim.
Sa kabilang dulo ay ang mga pumipiling panel, na Mas gusto nilang sumipsip ng ultraviolet at near-infrared radiationNagbibigay-daan ito sa mas malaking bahagi ng nakikitang liwanag na dumaan, na siyang pinakakailangan ng mga halaman. Ang ganitong uri ng solusyon ay nag-aalok ng mas angkop na pundasyon para sa agrivoltaics, bagama't ang kanilang pang-industriya na paggamit ay nasa ilalim pa rin ng pag-unlad.
Ang panukalang RearCPVbif ay nakabatay nang tumpak sa piling lohikang ito, ngunit idinaragdag ang paggamit ng mga rear optical concentrator upang mapakinabangan nang husto ang magagamit na enerhiya nang hindi pinapadilim ang kapaligiran ng mga pananim. Ayon sa pangkat na pinamumunuan ng mga mananaliksik na sina Álvaro Varela-Albacete at Eduardo Fernández, Hindi sapat ang paggamit ng kasalukuyang teknolohiya ng STPV at mas mahusay itong gumaganap sa mga aplikasyon sa agrikultura kapag isinama sa ganitong uri ng concentrator.
Isa pang aspeto na maingat na isinaalang-alang ng mga may-akda ay ang thermal behavior ng sistema. Isa sa mga karaniwang alalahanin kapag nag-i-install ng mga photovoltaic na bubong sa mga pananim ay ang panganib na makabuo ng hindi kanais-nais na epekto ng greenhousebinabago ang mikroklima sa ilalim ng mga panel. Sa mga pagsusuring isinagawa, ang temperatura ng cell ay nanatiling mababa sa 70°C, isang mahalagang sanggunian para maiwasan ang mga negatibong epekto sa agarang kapaligiran.
Ang mga ganitong uri ng limitasyon sa temperatura ay nakakatulong sa pagganap ng mga istrukturang agrivoltaic huwag maging mga bubong na kumukuha ng init labis, isang bagay na lalong sensitibo sa mga lugar na mainit na at kakaunti ang tubig na makukuha.
Mula sa laboratoryo hanggang sa bukid: mga pagsubok sa mga totoong pananim at pagtutok sa masinsinang hortikultura
Isa sa mga kalakasan ng pag-unlad na ito ay ang Nakapukaw na ito ng interes mula sa mga kumpanya at organisasyon sa sektorKinumpirma ng mga mananaliksik ang mga pakikipag-ugnayan sa iba't ibang entidad upang mapabilis ang parehong industriyal na pag-scale ng mga modyul at ang kanilang integrasyon sa mga operasyon sa totoong mundo.
Kasama na ngayon sa roadmap ang mga trial campaign sa mga komersyal na pananim, kung saan hindi lamang ang pagbuo ng kuryente ang susuriin, kundi pati na rin ang mga pangunahing agronomic parameter: ani, kalidad ng produkto, pangangailangan sa irigasyon, temperatura at halumigmig ng lupa, bukod sa iba pa. Ang layunin ay makakuha ng matibay na datos na magbibigay-daan sa iakma ang disenyo sa mga partikular na pangangailangan ng bawat pananim at rehiyon.
Mga rehiyon tulad ng AlmeríaAng mga lugar na ito, na nailalarawan sa pamamagitan ng masinsinang greenhouse horticulture at pagtaas ng photovoltaic deployment, ay umuusbong bilang mga mainam na senaryo para sa ganitong uri ng teknolohiya. Doon, ang magkakasamang paggamit ng malalaking lugar ng mga agrikultural na plastik at solar field ay nagbubukas ng pinto sa mga hybrid na modelo kung saan ang mga bahagi ng mga bubong o istruktura ay maaaring tumupad sa dalawahang tungkulin.
Kung makukumpirma ng mga pagsubok ang mga paunang resulta, ang mga agrivoltaic na may mga semi-transparent na panel ay maaaring maging isang mapagpasyang kasangkapan para sa Ang tinatawag na "dagat ng plastik" ay nabubuhay kasama ng isang tunay na "dagat ng mga panel"nang hindi isinasapanganib ang produksyon ng hortikultura.
Mga karanasan at datos sa Espanya: mula Murcia hanggang sa mga ubasan at taniman ng olibo
Higit pa sa pananaliksik sa mga materyales, nagsisimula nang mag-ipon ang Espanya Mga karanasan sa larangan na nagpapakita na maaaring gumana ang agrivoltaics sa ilalim ng mga kondisyon sa totoong mundo. Isa sa mga rehiyon kung saan ang pinakamaraming pag-unlad ay ang Rehiyon ng Murcia, na may lubos na teknolohikal na agrikultura at mahigit 3.300 oras ng sikat ng araw bawat taon.
Sa Unibersidad ng Murcia at iba't ibang sentro ng pananaliksik, ipinakita ang mga resulta na tumutukoy sa parehong mga benepisyong agronomiko at pang-ekonomiya. Sa mga espesyal na kumperensya, pinagsama-sama ng Spanish Photovoltaic Union (UNEF) ang mga mananaliksik, ahensya ng gobyerno, at mga kumpanya upang suriin kung paano ginagamit ang mga modelong ito. Nagbibigay sila ng karagdagang kita sa mga magsasaka. nang hindi siya pinipilit na iwanan ang kanyang pangunahing gawain.
Ang mga pagsubok na isinagawa sa mga pananim sa tuyong lupa, pati na rin sa mga ubasan at taniman ng olibo, ay nagpapakita na ang estratehikong paglalagay ng mga panel ay maaaring bawasan ang evapotranpirasyon nang hanggang 30%upang mas mahusay na makontrol ang pagkawala ng tubig mula sa lupa at protektahan ang mga pananim laban sa mga yugto ng matinding init. Ang lahat ng ito ay nang hindi binabawasan, at pinapabuti pa nga, ang ani sa ilalim ng ilang mga kondisyon ng stress sa klima.
Halimbawa, sa mga pilot vineyard, isinama ang mga panel nang hindi naaapektuhan ang produksyon ng ubas o kalidad ng alak, habang nakakamit mas mataas na pagpapanatili ng kahalumigmigan sa lupaSa mga taniman ng olibo, iniuulat ng ilang pag-aaral ang pagtaas ng produksiyon na humigit-kumulang 5%, bilang karagdagan sa mas mahusay na tugon ng pananim sa masamang kondisyon ng panahon, isang bagay na mahalaga para sa mga rehiyong lubos na umaasa sa mga taniman ng olibo.
Kasabay nito, ang sentral na administrasyon ay nagtatrabaho sa mga partikular na pamantayan upang matiyak na, sa mga proyektong ito, nananatiling prayoridad at naaayon sa CAP ang aktibidad sa agrikulturaAng katiyakang legal na ito ay mahalaga upang hikayatin ang mga kooperatiba at indibidwal na magsasaka na mamuhunan sa mga solusyong agrivoltaiko nang walang takot na mawala ang tulong mula sa Europa.
Murcia bilang isang laboratoryo: mga proyektong agrivoltaic sa mga greenhouse at mga eksperimental na plot
Ang pamahalaang panrehiyon ng Murcia ay gumawa ng karagdagang hakbang sa pamamagitan ng tahasang pagtataguyod ng Enerhiya ng agrikultura bilang isang kasangkapan upang ma-optimize ang paggamit ng lupang pang-agrikulturaBinigyang-diin ng Ministry of Environment, Universities, Research at Mar Menor ang potensyal ng teknolohiyang ito sa isang komunidad na may mataas na solar radiation at lubos na maunlad na irigasyong agrikultura.
Ang Murcian Institute for Agricultural and Environmental Research and Development (IMIDA) ang nangangasiwa sa ilang mga proyektong pangunguna. Isa sa mga ito, na matatagpuan sa La Alberca, ay nakatuon sa hortikultura sa greenhouseAng mga unang resulta ay nagpapakita ng pagtaas ng ani na, ayon sa mga pagsubok, ay nasa pagitan ng 20% at 60%, depende sa pananim at disenyo ng pasilidad.
Ang mga panel ay hindi lamang nagbibigay ng enerhiya sa operasyon, kundi pati na rin Binabawasan nila ang stress sa init at radiation sa mga halaman.Nagbubukas ito ng pinto para sa pagpapakilala ng mga pananim na dating mahirap itanim sa mga klimang medyo tuyo. Ang bahagyang lilim ay nakakatulong upang mapababa ang mga pagtaas ng temperatura at mas mahusay na magamit ang magagamit na tubig.
Isa pang kapansin-pansing proyekto ay ang tinatawag na PS Agrovoltaica, na naka-install sa El Mirador Agricultural Demonstration and Transfer Center (CDTA) sa San Javier. Ito ay isang eksperimental na imprastraktura na may humigit-kumulang 36 kilowatts na pinagsasama ang mga solar tracker, mga opaque module at mga semi-transparent panel, kasama ang isang control zone na walang instalasyon ng photovoltaic.
Ang konpigurasyong ito ay nagbibigay-daan para sa detalyadong pagsubaybay sa mga parametro ng kapaligiran at produksyon, at nagbibigay-daan sa paghahambing kung paano nakakaimpluwensya ang taas, oryentasyon, uri ng panel, at densidad ng istraktura sa mikroklima at pagganap ng pananim. Ang nabuong datos ay nagsisilbing sanggunian para sa magdisenyo ng mga sistemang maaaring kopyahin para sa iba pang mga sakahan sa Murcia at mga rehiyon na may katulad na mga kondisyon.
Suporta sa institusyon at tulong publiko para sa mga proyektong agrivoltaic
Ang paglulunsad ng agrivoltaics sa Espanya ay hindi maaaring ipaliwanag lamang sa pamamagitan ng teknikal o agronomikong interes: Mahalaga ang papel ng tulong publiko upang mapabilis ang mga pamumuhunan at mabawasan ang panganib para sa mga magsasaka. Ang Institute for Energy Diversification and Saving (IDAE) ay naglunsad ng ilang partikular na panawagan para sa mga makabagong proyekto sa renewable energy.
Sa isa sa mga pinakabagong linya ng pagpopondo na inilaan para sa mga makabagong renewable energy, ang IDAE ay nagtalaga ng 148,5 milyong euro sa 199 na proyektoMarami sa mga proyektong ito ay may kaugnayan sa mga solusyong agrivoltaic na may imbakan ng enerhiya. Sa loob ng bilang na iyon, humigit-kumulang 77,1 milyong euro ang nakapokus sa 62 proyektong direktang nauugnay sa mga pag-aari ng mga puno at hortikultural na pananim.
Kasabay nito, mahigit 87 milyong euro ang inilaan sa isang grupo ng 73 inisyatibo na nagsasama-sama agrivoltaics at lumulutang na photovoltaicsDahil sa naka-install na kapasidad na higit sa 160 MWp at mahigit 180 MWh ng kaugnay na imbakan, ang mga pamumuhunang ito, na higit na pinopondohan sa pamamagitan ng mga pondo ng European Recovery Plan, ay naglalayong ipakita ang teknikal at ekonomikong posibilidad na mabuhay ng mga hybrid na modelo ng paggamit ng lupa at tubig.
Binibigyang-diin ng mga kooperatiba sa agrikultura na ang agrivoltaics ay maaaring gumana bilang pandagdag sa kita para sa mga magsasakang may mababang kita o mababang pensiyonMahalagang tandaan na ang photovoltaics ay gumanap na ng papel sa pagpapatatag para sa maraming propesyonal noong huling bahagi ng dekada 2000. Ngayon, ang konteksto ng pabago-bagong presyo ng enerhiya at mga presyur sa klima ay ginagawang kaakit-akit muli ang mga solusyong ito.
Iginiit ng Ministry for Ecological Transition and the Demographic Challenge (MITECO) na ang pag-deploy ay dapat isagawa upang garantiyahan ang kahalagahan ng aktibidad sa agrikultura at pagtiyak ng pagiging tugma ng regulasyon sa CAPAng linyang ito ng trabaho, kasama ang pagbuo ng mga pambansang mapa ng mga inisyatibo at mga teknikal na gabay, ay naglalayong magbigay ng katiyakan sa mga nagbabalak na sumubok sa agrivoltaics.
Mga nasusukat na benepisyo: tubig, mikroklima at mga bagong modelo ng ekonomiya sa kanayunan
Ang datos mula sa mga pagsubok sa Espanya at iba pang maihahambing na mga setting ay tumutukoy sa ilang paulit-ulit na bentahe. Isa sa mga pinakamadalas na binabanggit ay ang pinahusay na pamamahala ng tubigAng bahagyang lilim na nalilikha ng mga panel ay nakakabawas sa evapotranspiration at, samakatuwid, sa dami ng tubig na nawawala ng mga halaman sa pamamagitan ng init at radyasyon.
Sa mga sistema ng irigasyon, ang mga lumulutang na photovoltaic na naka-install sa mga balsa ay nag-aalok din ng mga karagdagang benepisyo: sa pamamagitan ng bahagyang pagtakip sa ibabaw, Binabawasan nito ang ebaporasyon at nakakatulong na makontrol ang paglaki ng algae.Ito ay mga karaniwang problema sa mainit na klima. Kasabay nito, ang enerhiyang nalilikha sa lugar ay nagpapadali sa elektripikasyon ng mga bomba at mas mahusay na mga sistema ng irigasyon.
Mula sa pananaw ng klima, ang kombinasyon ng lilim at bentilasyon sa ilalim ng mga istrukturang photovoltaic ay nakakatulong sa para maibsan ang matinding heat waveIto ay partikular na mahalaga sa isang senaryo ng patuloy na humahaba at tuyong tag-init. Sa ilang mga pananim, naobserbahan ng mga mananaliksik ang mas mababang insidente ng heat stress at mas matatag na pagganap sa panahon ng mga heat wave.
Ang lahat ng ito ay isinasalin sa mga oportunidad sa ekonomiya para sa mga rural na lugar. Ang agrivoltaics ay hindi lamang lumilikha ng kuryente na maaaring gamitin para sa sariling pagkonsumo o ibenta sa grid, kundi pati na rin Nagbubukas ito ng pinto sa mga bagong modelo ng negosyo at kooperasyon sa pagitan ng mga magsasaka at mga kompanya ng enerhiya.Sa mga lugar na nanganganib na mapabayaan ang agrikultura, ang mga ganitong uri ng proyekto ay nakikita bilang isang paraan upang mapanatili ang aktibidad at trabaho.
Iginiit ng CEO ng UNEF na "walang dikotomiya sa pagitan ng agrikultura at photovoltaics" kung ang paggamit ng lupa ay maayos na mapaplano, na binanggit na ang karamihan sa lupang pang-agrikultura ay patuloy na ilalaan eksklusibo sa produksyon ng pagkain. Ang hamon, sa kanyang pananaw, ay nakasalalay sa paggamit nang husto sa maliit na porsyentong iyon na inilaan sa agrivoltaics. magsilbing halimbawa ng magkakasamang paggamit sa pagitan ng dalawang.
Ang pag-unlad ng agrivoltaics sa Espanya at iba pang mga bansang Europeo ay nagsisimulang magpakita na ang pagpili sa pagitan ng mga solar panel at mga pananim ay hindi maiiwasan: sa pamamagitan ng mga teknolohiyang tulad ng RearCPVbif semi-transparent panel, mahusay na dinisenyong mga agronomic trial, at isang balangkas ng tulong at mga regulasyon na nagbibigay-priyoridad sa aktibidad sa agrikultura, posible ito. upang makagawa ng malinis na enerhiya at pagkain sa iisang lupain, mapabuti ang katatagan sa pagbabago ng klima, at mag-alok ng bagong pinagkukunan ng kita para sa mga rural na lugar nang hindi isinasakripisyo ang mahalagang tungkulin nito sa kadena ng pagkain.
