Агроволтаиците – практиката за поставяне на слънчеви инсталации до земеделска земя – се възприема все по-често по света като начин за въвеждане на разпределена чиста енергия, без да се прави компромис с използването на земята.
Според изследване на Държавния университет в Орегон, съвместното разполагане на слънчева и селскостопанска енергия може да осигури 20 процента от общото производство на електроенергия в Съединените щати. Според изследователите, широкомащабното инсталиране на агриволтаици може да доведе до годишно намаляване на емисиите на въглероден диоксид с 330 хиляди тона с „минимално“ въздействие върху добивите.
Според проучването ще е необходима площ с размера на щата Мериленд, за да може агроволтаиците да покриват 20 процента от производството на електроенергия в Съединените щати. Това е около 13,000 1 квадратни мили, или 1 процент от сегашната земеделска площ в САЩ. В глобален мащаб се изчислява, че XNUMX процент от цялата земеделска земя може да произвежда енергията, от която се нуждае светът, ако се преобразува в слънчеви фотоволтаици.
Има много начини за инсталиране на агроволтаични панели. Един от най-разпространените методи е да се повдигне съоръжението, за да се направи място за свободното движение на селскостопанско оборудване или добитък отдолу. Друг модерен дизайн е фотоволтаичните панели да се ориентират вертикално, оставяйки широко отворени пространства между редовете панели.
Съединени щати
В Съмърсет, Калифорния, вертикални слънчеви панели Sunzaun, проектирани от Германия, бяха инсталирани на лозе. Инсталаторът Sunstall разработи инсталацията, състояща се от 43 450 W модула, свързани към микроинвертор и две батерии.
Минималистичният дизайн използва дупки в рамките на модулите, за да направи просто закрепване към две купчини, което избягва необходимостта от тежка стелажна система. Двустранните слънчеви модули произвеждат енергия от двете страни на вертикално ориентирания масив.
В традиционните системи, проектирани с хоризонтална ориентация, релсите, използвани за монтиране на панелите върху стелажната система, обикновено се изрязват, за да отговарят на предвидения размер на панела. Ако размерът на панела се промени след завършване на доставката на всички други компоненти, проектът може да претърпи забавяния, докато релсите се преработват, за да поемат актуализирания размер на панела. Дизайнът на Sunzaun позволява лесно адаптиране към промяна в размера на панела чрез регулиране на разстоянието между всеки куп. Също така е възможно да се регулира височината на панелите от земята, ако е необходимо.
Германия
Учени от Лайпцигския университет за приложни науки са проучили потенциалното въздействие на масовото внедряване на вертикални фотоволтаични системи, ориентирани запад-изток, върху германския енергиен пазар. Те са открили, че тези инсталации могат да имат благоприятен ефект върху стабилизирането на мрежата на страната, като същевременно позволяват по-голяма интеграция със селскостопанските дейности в сравнение с конвенционалните наземни фотоволтаични централи.
Учените установиха, че вертикалните фотоволтаични системи могат да изместят слънчевата производителност към часовете с най-високо търсене на електроенергия и най-голямо снабдяване с електроенергия през зимните месеци, като по този начин намаляват слънчевите ограничения.
„Ако съхранение на електроенергия от 1 TW мощност за зареждане и разреждане и 1 TWh капацитет е интегрирано в модела на енергийната система, ефектът се намалява до спестяване на CO2 до 2.1 Mt/a със 70 процента вертикални модули, ориентирани от изток на запад и 30 процента наклонен на юг“, казаха те. „Накрая, въпреки че може да изглежда нереалистично за някои да постигнат процент от 70 процента от вертикалните електроцентрали, дори по-ниският процент има благоприятно въздействие.“
Япония
В Япония Luxor Solar KK, дъщерно дружество на немския производител на модули Luxor Solar, изгради 8.3 kW вертикална фотоволтаична система на паркинга на фабрика за преработка на ориз, собственост на Eco Rice Niigata.
„Автомобилите ще бъдат паркирани между вертикалните системи“, обясни Уве Либшер, управляващ директор на Luxor Solar KK, пред списание PV. „Целта на тази система е да покаже издръжливостта през зимата и допълнителната енергийна ефективност, дължаща се на отразяването на снега.“ Ниигата, от друга страна, е известен с това, че е район с голямо снежно натоварване, с до 2 или 3 метра сняг през зимата.“
Системата с южно изложение включва собствени хетеропреходни слънчеви модули на Luxor Solar, както и системи за монтаж от германския специалист по вертикални фотоволтаици Next2Sun и инвертори от японската Omron. Вертикалната инсталация ще доставя електричество на фабрика за преработка на ориз, разположена до системата. Град Нагаока финансира проекта с 2 милиона йени (14,390 XNUMX долара).
„Вертикалната инсталация използва само минимално пространство от земеделската земя, като същевременно поддържа повече от 85 процента от светлината, която достига до културите, което осигурява оптимален баланс между слънчевата енергия и селското стопанство, нещо изключително важно в Япония“, обяснява той. „Това ни позволява да изграждаме агроволтаични системи върху земеделска земя за обществени нужди, като например за пшеница, картофи или ориз, в голям мащаб.“
Франция
Във Франция TotalEnergies и InVivo, специалист в агроволтаиката, пуснаха 111 kW вертикален агроволтаичен демонстратор. TotalEnergies каза, че пилотната инсталация ще проучи въздействието на слънчевите панели върху селскостопанския добив, както и биоразнообразието, съхранението на въглерод и качеството на водата в обекта.
„Ние сме убедени, че синергиите, разработени между производството на зелена електроенергия, биогаз и селското стопанство, са един от отговорите за гарантиране на нашата енергийна и хранителна независимост“, каза Тиери Мюлер, главен изпълнителен директор на TotalEnergies Renouvelables Франция.
Швеция
Учени от университета в Мелардален (Швеция) са разработили модел за изчислителна динамика на флуидите (CFD), който улеснява анализа на микроклимата във вертикални фотоволтаични проекти. CFD симулациите се използват за решаване на сложни уравнения относно потока на твърди частици и газове през и около телата, които могат да се използват за анализ на микроклимата в рамките на агроволтаични системи.
„Моделите на агриволтаични (AV) системи често ще се използват за проектиране на нови AV системи, както и за вземане на решения, тъй като микроклиматичните промени могат да бъдат анализирани/предсказани въз основа на местоположението и решението на AV системата“, изследователят Себастиан Зайнали каза на pv magazine.w
Проучването наблюдава 38% намаление на интензивността на слънчевата радиация в земните зони, засенчени от вертикалните фотоволтаични модули.
Ключови принципи
Националната лаборатория за възобновяема енергия на САЩ предложи пет принципа за успеха на агроволтаиците, включително:
Климат, почва и условия на околната среда: Условията на околната среда на дадено място трябва да са подходящи както за слънчево производство, така и за желаните култури или растителна покривка.
Конфигурации, слънчеви технологии и проекти: Изборът на слънчева технология, оформлението на обекта и други инфраструктури могат да повлияят на всичко - от количеството светлина, което достига до слънчевите панели до това дали трактор, ако е необходимо, може да мине под панелите. „Тази инфраструктура ще съществува през следващите 25 години, така че трябва да бъде направена правилно за предназначението. Успехът на проекта ще зависи от това“, казва Джеймс Маккол, изследовател от NREL, работещ върху InSPIRE.
Избор на култури и методи за отглеждане, дизайн на семена и растителност и подходи за управление: Агроволтаичните проекти трябва да избират култури или почвени покривки, които виреят под панелите в техния местен климат и които са печеливши на местните пазари.
Съвместимост и гъвкавост: Агроволтаиците трябва да бъдат проектирани по начин, който се адаптира към противоречивите нужди на собствениците на слънчеви инсталации, соларните оператори и фермерите или собствениците на земя, за да се даде възможност за ефективни селскостопански дейности.
Сътрудничество и партньорство: За да бъде успешен всеки проект, комуникацията и разбирателството между групите са от решаващо значение.
Източник: https://www.pv-magazine-mexico.com