Розширення сонячної енергетики в Іспанії та більшій частині Європи породило значну дилему: Як продовжувати встановлювати фотоелектричні панелі, не руйнуючи сільськогосподарські угіддяНа територіях з великою кількістю доступної землі, як це відбувається у великих країнах поза ЄС, конфлікт менший, але в сільськогосподарській країні з обмеженою земельною площею, як-от Іспанія, кожен гектар має значення.
В останні роки агровольтаїка поступово стала темою обговорення в технічних дебатах, галузевих конференціях та програмах державної допомоги, таких як реалістичний спосіб поєднання сільського господарства та фотоелектричної генераціїЦю тенденцію доповнюють нові технології напівпрозорих панелей та спеціальні конструкції для сільськогосподарських культур, які прагнуть мінімізувати затінення, не жертвуючи конкурентоспроможним виробництвом електроенергії.
Що таке агровольтаїка і чому вона така цікава для іспанської сільської місцевості?
Коли ми говоримо про агровольтаїку, ми маємо на увазі системи, які Вони поєднують сільськогосподарську діяльність та виробництво сонячної енергії на одній поверхні. сонячні фермиЙдеться не лише про розміщення панелей поверх землі, а й про проектування конструкцій, щільності та типів панелей, які дозволять рослині отримувати світло, воду та вентиляцію, необхідні для нормального або навіть кращого виробництва.
У контексті дедалі вимогливіших кліматичних цілей — Європейський Союз прагне забезпечити значну частину своєї електроенергії з відновлюваних джерел енергії, щоб досягти вуглецевої нейтральності до середини століття — фотоелектричні панелі стали центральним компонентом. Різке падіння цін на панелі, зумовлене значною мірою перевиробництвом в Азії, сприяло їх широкому розгортанню, але також посилило тиск на сільськогосподарські, тваринницькі та лісові угіддя.
Отже, агровольтаїку починають розглядати як своєрідне «місце зустрічі» двох світів, які донедавна сприймалися як такі, що конфліктують: продовольча безпека та енергетичний перехідДосвід Іспанії показує, що за умови гарного проектування встановлення панелей може захистити посіви від надмірного випромінювання, допомогти заощадити воду та забезпечити додаткове джерело доходу для фермерів.
Крім того, в регіонах зі зростаючим водним стресом та частішими періодами спеки ця технологія цінується як інструмент адаптації до зміни кліматупонад його роль у скороченні викидів.
Основна технічна проблема: тінь на посівах
Основну перешкоду для традиційних фотоелектричних систем у польових умовах легко зрозуміти: Панелі відкидають тінь, і не всі культури переносять її однаково.Якщо рослина отримує менше радіації, ніж їй потрібно, її здатність до фотосинтезу падає, а разом з нею падає і врожайність.
Перші випробування напруги в сільському господарстві були зосереджені на регулюванні висоти, відстані та нахилу панелей для створення часткової тіні, а також на виборі культур, відносно стійких до умов фільтрованого світла. Крім того, почали випробовувати двосторонні панелі, здатні використовувати світло, відбите від землі, хоча це не повністю вирішило дилему між... виробництво сонячної енергії та доступ світла для врожаю.
Ключ полягає в тому, щоб знайти баланс де рослини мають достатньо світла для фотосинтезу, тоді як фотоелектрична система забезпечує розумну рентабельність інвестицій. Саме тут на допомогу приходить розробка спеціальних матеріалів та конструкцій, таких як напівпрозорі або хвильово-селективні панелі.
Кілька досліджень погоджуються щодо рекомендованого порогового значення: Більшість культур потребують близько 60% корисного світлопропускання для підтримки нормальної продуктивності. Нижче цього значення втрати продуктивності різко зростають; вище нього більш перспективною є інтеграція з фотоелектричними системами.
Пропозиція від Університету Хаена: напівпрозорі панелі RearCPVbif
У цьому контексті команда з університет Хаен представила рішення, яке прагне вирішити проблему з самого дизайну панелі. Їхня пропозиція базується на новому поколінні напівпрозорих фотоелектричних модулів, здатних виробляти електроенергію, пропускаючи при цьому необхідне світло для рослин.
Дослідження, опубліковане на науковій платформі Science Direct, аналізує технологію за двома фундаментальними параметрами: середній коефіцієнт пропускання видимого світла і середній коефіцієнт фотосинтетичного пропусканняНа практиці ці показники вимірюють, який відсоток корисного для рослин випромінювання досягає іншого боку панелі після проходження через матеріал та сонячні елементи.
Представлена інновація втілена в системі під назвою RearCPVbif (Задній концентратор фотоелектричних двосторонніх)Ця технологія належить до сімейства STPV (напівпрозорих фотоелектричних панелей), але зі своїм унікальним підходом. На відміну від інших рішень, які просто створюють зазори або зменшують щільність елементів, ця технологія інтегрує оптичні концентратори ззаду модуля.
Простіше кажучи, світло, яке не використовується безпосередньо на передній частині панелі, перенаправляється на задню частину двосторонніх елементів, збільшуючи виробництво електроенергії без шкоди для прозорості. Дослідники наголошують, що їхня конструкція Він досягає близько 60% оптичної прозорості., значення, сумісне з циклом фотосинтезу більшості садових культур.
Прозорість, ефективність та температура: тонкий баланс
Напрямок досліджень Університету Хаена відрізняється від інших «прозорих» підходів, які галузь оцінювала в останні роки. З одного боку, існують панелі, що не вибирають довжину хвилі, які Вони поглинають значну частину сонячного спектру. Вони зменшують колір матеріалу або вставляють проміжки між клітинами, щоб збільшити прозорість. Проблема полягає в тому, що цієї прозорості часто недостатньо для врожаю.
На іншому полюсі знаходяться вибіркові панелі, які Вони переважно поглинають ультрафіолетове та ближнє інфрачервоне випромінюванняЦе дозволяє пропускати більшу частку видимого світла, що найбільше потрібно рослинам. Такі типи рішень пропонують більш придатну основу для агровольтаїки, хоча їх промислове впровадження все ще перебуває на стадії розробки.
Пропозиція RearCPVbif базується саме на цій селективній логіці, але додає використання задніх оптичних концентраторів для максимізації доступної енергії без затемнення середовища, де ростуть культури. За словами команди дослідників під керівництвом Альваро Варели-Альбасете та Едуардо Фернандеса, Поточна технологія STPV використовується недостатньо і він може набагато краще працювати в сільськогосподарському застосуванні в поєднанні з цим типом концентратора.
Ще один аспект, який автори ретельно врахували, – це теплова поведінка системи. Однією з поширених проблем під час встановлення фотоелектричних панелей над сільськогосподарськими культурами є ризик виникнення небажаний парниковий ефектзмінюючи мікроклімат під панелями. У проведених випробуваннях температура камери залишалася нижче 70°C, що є важливим орієнтиром для уникнення негативного впливу на безпосереднє навколишнє середовище.
Ці типи температурних обмежень сприяють продуктивності агровольтаїчних конструкцій. не перетворюються на дахи, що затримують тепло надмірно, що особливо чутливо в районах, де вже спекотно та мало води.
З лабораторії в поле: випробування на реальних культурах та акцент на інтенсивному садівництві
Одна з сильних сторін цього розвитку полягає в тому, що Це вже викликало інтерес у компаній та організацій у цьому секторі.Дослідники підтвердили контакти з різними організаціями для пришвидшення як промислового масштабування модулів, так і їх інтеграції в реальні операції.
Дорожня карта тепер включає пробні кампанії з промислових культур, де буде оцінено не лише виробництво електроенергії, а й ключові агрономічні параметри: врожайність, якість продукції, потреби в зрошенні, температура та вологість ґрунту тощо. Мета полягає в отриманні достовірних даних, які дозволять адаптувати дизайн до конкретних потреб кожної культури та регіону.
Такі регіони, як АльмеріяЦі райони, що характеризуються інтенсивним тепличним садівництвом та зростаючим використанням фотоелектричних систем, стають ідеальними сценаріями для цього типу технологій. Там співіснування великих площ сільськогосподарських пластикових полів та сонячних батарей відкриває шлях до гібридних моделей, у яких частини дахів або конструкцій можуть виконувати подвійну функцію.
Якщо випробування підтвердять попередні результати, агровольтаїка з напівпрозорими панелями може стати вирішальним інструментом для Так зване «море пластику» співіснує зі справжнім «морем панелей»без загрози для садівничого виробництва.
Досвід та дані в Іспанії: від Мурсії до виноградників та оливкових гаїв
Окрім досліджень матеріалів, Іспанія починає накопичувати Польовий досвід, який демонструє, що агровольтаїка може працювати в реальних умовах. Одним із регіонів, де досягається найбільший прогрес, є регіон Мурсія з високотехнологічним сільським господарством та понад 3.300 сонячними годинами на рік.
В Університеті Мурсії та різних дослідницьких центрах були представлені результати, які вказують як на агрономічні, так і на економічні переваги. Під час спеціалізованих конференцій Іспанський фотоелектричний союз (UNEF) зібрав разом дослідників, урядові установи та компанії для аналізу того, як ці моделі... Вони забезпечують фермеру додатковий дохід. не змушуючи його відмовитися від основної діяльності.
Випробування, проведені на посушливих культурах, а також на виноградниках та оливкових гаях, показують, що стратегічне розміщення панелей може зменшити евапотранспірацію до 30%щоб краще контролювати втрату води з ґрунту та захищати культури від періодів екстремальної спеки. Все це без зниження, а навіть покращення врожайності за певних кліматичних стресових умов.
Наприклад, на пілотних виноградниках панелі були інтегровані без впливу на виробництво винограду чи якість вина, водночас досягаючи більше утримання вологи в ґрунтіДеякі дослідження повідомляють про збільшення виробництва оливкових гаїв приблизно на 5%, а також про кращу реакцію культури на несприятливі погодні умови, що є ключовим для регіонів, які сильно залежать від оливкових гаїв.
Паралельно центральна адміністрація працює над конкретними критеріями, щоб забезпечити, щоб у цих проектах сільськогосподарська діяльність залишається пріоритетом та сумісною з САПЦя правова визначеність є важливою для заохочення кооперативів та окремих фермерів інвестувати в агровольтаїчні рішення, не боячись втратити європейську допомогу.
Мурсія як лабораторія: агровольтаїчні проекти в теплицях та на експериментальних ділянках
Регіональний уряд Мурсії зробив ще один крок, чітко пропагуючи Агровольтаїчна енергетика як інструмент оптимізації використання сільськогосподарських угідьМіністерство охорони навколишнього середовища, університетів, досліджень та Мар Менор підкреслило потенціал цієї технології в громаді з високим рівнем сонячної радіації та високорозвиненим зрошуваним землеробством.
Мурсійський інститут сільськогосподарських та екологічних досліджень і розробок (IMIDA) координує кілька новаторських проектів. Один з них, розташований у Ла-Альберці, зосереджений на тепличне садівництвоПочаткові результати вказують на збільшення врожайності, яке, згідно з випробуваннями, коливається від 20% до 60%, залежно від культури та конструкції обладнання.
Панелі не тільки забезпечують енергією роботу, але й Вони зменшують теплове та радіаційне навантаження на рослини.Це відкриває шлях для впровадження культур, які раніше було важко вирощувати в напівпосушливому кліматі. Півтінь допомагає пом'якшити різкі перепади температури та краще використовувати доступну воду.
Ще один помітний проект має назву PS Агровольтаїка, встановленого в Центрі демонстрації та передачі сільськогосподарської продукції Ель-Мірадор (CDTA) у Сан-Хав'єрі. Це експериментальна інфраструктура потужністю приблизно 36 кіловат, яка поєднує сонячні трекери, непрозорі модулі та напівпрозорі панелі, а також контрольну зону без фотоелектричної установки.
Така конфігурація дозволяє детально контролювати параметри навколишнього середовища та виробництва, а також порівнювати, як висота, орієнтація, тип панелі та щільність конструкції впливають на мікроклімат та продуктивність врожаю. Отримані дані слугують орієнтиром для розробити системи, які можна відтворювати, для інших ферм у Мурсії та регіонах зі схожими умовами.
Інституційна підтримка та державна допомога агрофотоелектричним проектам
Розгортання агровольтаїки в Іспанії не можна пояснити виключно технічними чи агрономічними інтересами: Державна допомога відіграє важливу роль для прискорення інвестицій та зменшення ризиків для фермерів. Інститут диверсифікації та енергозбереження (IDAE) оголосив кілька конкретних конкурсів на інноваційні проекти відновлюваної енергетики.
В одному з останніх напрямків фінансування, виділених на інноваційні відновлювані джерела енергії, IDAE виділила 148,5 мільйонів євро на 199 проектівБагато з цих проектів пов'язані з агровольтаїчними рішеннями з накопиченням енергії. З цієї суми приблизно 77,1 мільйона євро зосереджено на 62 проектах, безпосередньо пов'язаних із сільськогосподарськими господарствами, що вирощують деревні та садові культури.
Паралельно, понад 87 мільйонів євро було виділено групі з 73 ініціатив, які поєднують агровольтаїка та плаваючі фотоелектричні системиЗі встановленою потужністю понад 160 МВтпік та понад 180 МВтгод пов'язаного з цим сховища, ці інвестиції, що значною мірою фінансуються за рахунок коштів Європейського плану відновлення, мають на меті продемонструвати технічну та економічну життєздатність гібридних моделей земле- та водокористування.
Сільськогосподарські кооперативи наголошують, що агровольтаїка може функціонувати як доплата до доходу для фермерів зі зниженими доходами або низькими пенсіямиВарто пам'ятати, що фотоелектричні системи вже відігравали стабілізуючу роль для багатьох фахівців наприкінці 2000-х років. Зараз, в контексті нестабільних цін на енергоносії та кліматичного тиску, ці рішення знову стають привабливими.
Міністерство екологічного переходу та демографічних викликів (MITECO) наполягає на тому, що розгортання має бути здійснене з гарантією першочергового значення сільськогосподарської діяльності та забезпечення регуляторної сумісності з САПЦей напрямок роботи, разом із розробкою національних карт ініціатив та технічних посібників, має на меті забезпечити впевненість тим, хто розглядає можливість переходу на агровольтаїку.
Вимірювані переваги: вода, мікроклімат та нові моделі сільської економіки
Дані випробувань в Іспанії та інших порівнянних умовах вказують на низку повторюваних переваг. Однією з найчастіше згадуваних є покращене управління водними ресурсамиЧасткова тінь, що створюється панелями, зменшує евапотранспірацію і, отже, кількість води, яку рослини втрачають через тепло та радіацію.
У системах зрошення плаваючі фотоелектричні панелі, встановлені на плотах, також пропонують додаткові переваги: частково покриваючи поверхню, Це зменшує випаровування та допомагає контролювати ріст водоростей.Це поширені проблеми в теплому кліматі. Водночас енергія, що виробляється на місці, сприяє електрифікації насосів та підвищенню ефективності зрошувальних систем.
З кліматичної точки зору, поєднання тіні та вентиляції під фотоелектричними конструкціями сприяє щоб пом'якшити екстремальні хвилі спекиЦе особливо актуально в умовах дедалі тривалішого та посушливішого літа. У деяких культур дослідники спостерігали меншу частоту теплового стресу та стабільнішу продуктивність під час спеки.
Все це створює економічні можливості для сільських районів. Агровольтаїка не лише виробляє електроенергію, яку можна використовувати для власного споживання або продавати в мережу, але й Це відкриває двері до нових бізнес-моделей та співпраці між фермерами та енергетичними компаніями.У районах, що знаходяться під загрозою занепаду сільського господарства, такі проекти розглядаються як спосіб збереження активності та зайнятості.
Генеральний директор UNEF наполягав на тому, що «немає дихотомії між сільським господарством та фотоелектричними системами», якщо землекористування належним чином планується, зазначивши, що більшість сільськогосподарських угідь продовжуватиме використовуватися виключно для виробництва продуктів харчування. На його думку, завдання полягає в тому, щоб максимально використати цей невеликий відсоток, виділений на агроелектрику. служити прикладом співіснування обох видів використання.
Розвиток агровольтаїки в Іспанії та інших європейських країнах починає демонструвати, що вибір між сонячними панелями та сільськогосподарськими культурами не є неминучим: завдяки таким технологіям, як напівпрозорі панелі RearCPVbif, добре розробленим агрономічним випробуванням та системі допомоги та правил, що пріоритезують сільськогосподарську діяльність, це можливо. виробляти чисту енергію та продукти харчування на одній землі, підвищити стійкість до зміни клімату та запропонувати нове джерело доходу для сільських районів не жертвуючи своєю важливою функцією в харчовому ланцюзі.
