Concepte inovative de producție agricolă combinate cu producție de energie solară
Implementarea rapidă a unui număr mare de capacități fotovoltaice, combinată cu așteptările de creștere în viitor, a stârnit îngrijorări cu privire la necesarul de teren destinat acestora și la impactul asociat asupra gradului de utilizare a terenului.
Spre deosebire de sistemele fotovoltaice montate pe clădiri, care au impact limitat asupra utilizării terenului, în virtutea faptului că sunt montate pe structuri existente, centralele fotovoltaice la scară de utilitate sunt, prin definiție, amplasate pe sol și, prin urmare, ocupă spațiu care ar putea, în majoritatea cazurilor, să fie utilizat în alte scopuri. Ca atare, îngrijorarea cu privire la necesarul de teren destinat acestora și impactul asupra utilizării terenului pentru producția de energie solară la scară de utilitate a crescut, pe măsură ce implementarea s-a accelerat și pe măsură ce planurile de decarbonizare prevăd o extindere fără precedent a acestui sector.
În special în țările cu densitate mare a populației, disponibilitatea zonelor alocate centralelor fotovoltaice este o problemă crucială. Adesea se discută dacă o zonă ar trebui să fie dedicată producției agroalimentare sau producției de energie electrică. De asemenea, din cauza degradării rapide a habitatelor naturale, este nevoie de mai mult spațiu care să asigure conservarea biodiversității.
În ultimii ani, s-a intensificat activitatea de cercetare și elaborare a unor metode inovative, care să permită extinderea capacităților energetice regenerabile cu limitarea impactului asociat asupra agriculturii și zonelor naturale.
Un astfel de concept este Agri PV (APV), destinat suprafețelor cultivate și fermelor de animale. Au fost dezvoltate două concepte APV diferite.
În primul caz, modulele fotovoltaice sunt montate la înălțime, suficient de sus încât să nu afecteze activitățile agricole desfășurate dedesubt. În cel de-al doilea caz, montajul modulelor se face în rânduri lungi, între care se desfășoară activitățile agricole. Un caz particular al celui de-al doilea concept este atunci când modulele bifaciale sunt montate în plan vertical, astfel încât gradul de ocupare a suprafeței de teren este minimizat.
În funcție de entitatea angajată în dezvoltarea metodelor inovative, au apărut mai multe variante ale conceptului care asigură eficientizarea utilizării terenurilor prin combinarea generării de energie electrică solară și a producției agroalimentare utilizând aceeași suprafață de teren.
În Statele Unite, Departamentul de Energie al SUA dezvoltă conceptul „AgriSolar”, care presupune utilizarea combinată a terenurilor pentru producția de energie solară și agricultură. Include pășunatul animalelor sub și în jurul panourilor solare, dezvoltarea habitatului polenizatorilor naturali și a stupinelor în perimetrul parcurilor solare, creșterea culturilor agricole sub și în jurul panourilor solare și alimentarea operațiunilor agricole cu energie solară.
În Europa, compania germană Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE dezvoltă conceptul „Agrivoltaics”, care prevede panouri solare montate vertical, în rânduri lungi situate la distanțe de cel puțin 8 metri între ele, ceea ce permite modalități versatile de utilizare agricolă, de exemplu ca garduri pentru fermele de creștere a bovinelor, ovinelor sau păsărilor realizându-se un echilibru adecvat între producția agroalimentară și producția de energie electrică. Astfel, până la 90% din suprafața parcului solar poate fi folosită în continuare în scopuri agricole. Spațiul de cel puțin 8 metri între rânduri permite utilizarea utilajelor agricole convenționale, asigurând o gestionare eficientă a muncii. Acest lucru reduce și mai mult gradul de ocupare a terenului.
De asemenea, panourile fotovoltaice se pot instala pe suprafețe de teren utilizate în piscicultură, prin instalarea modulelor deasupra bazinelor piscicole, sau în sectoarele legumicol, pomicol sau viticol, la înălțime suficientă pentru a nu afecta activitățile agricole, cu efecte benefice asupra mediului acvatic sau terestru, prin reducerea temperaturii și a evaporării apei în perioadele de caniculă.
În Germania, compania Next2Sun dezvoltă un concept similar. Ideea cheie din spatele conceptului Next2Sun este amplasarea în plan vertical a modulelor solare speciale, care pot utiliza radiația solară din ambele părți. Modulele bifaciale sunt orientate spre est și vest (E-V), ceea ce înseamnă că electricitatea este generată în principal dimineața și seara.
Din punct de vedere al sustenabilității și protecției mediului, prin utilizarea unor panouri instalate în plan vertical, datorită structurilor liniare și de înălțime redusă, se creează zone de iarbă naturală de înaltă calitate în care se pot stabili în plus structuri specifice de habitat.
Datorită amenajării verticale a modulelor, valoarea suprafeței solului este foarte puțin afectată:
- procent nesemnificativ al suprafeței de teren afectată de construcții: mai puțin de 1% din suprafața totală a terenului, fără etanșare a solului, fără fundație,
- umiditatea solului aproape neschimbată: nu este modificată distribuția precipitațiilor,
- modificări minime ale incidenței razelor solare: doar aproximativ 10% până la 15% din radiația solară anuală este utilizată de instalația fotovoltaică.
Acest lucru are ca rezultat o influență foarte redusă asupra creșterii vegetației. Astfel, habitatele pot fi create fie pe întreaga suprafață de teren, fie pe părți ale acesteia. Pot fi create noi habitate, care au devenit din ce în ce mai rare în peisajul agricol monoton din prezent:
- întinderi de iarbă și flori naturale pentru insecte și fluturi,
- zone cu lemn uscat pentru păsări, ciuperci și gândaci,
- grămezi de pietre pentru reptile.
Pe lângă structurile de habitat liniare, pe întreaga zonă a parcului solar sau pe anumite zone pot fi create structuri plate de habitat, cum ar fi pajiști cu flori sălbatice.
Dacă efectul vizual de la mare distanță este comparabil cu cel al instalațiilor fotovoltaice convenționale, din apropiere, aspectul modulelor are o caracteristică tehnică mai redusă, deoarece nu există panouri suplimentare, cu cutii de conexiuni sau cabluri vizibile. De asemenea, suprastructura redusă a modulelor reprezintă un mare avantaj în special pentru păsările aflate în zbor, suprafața solului rămâne aproape complet vizibilă.
În plus, efectul de orbire în afara perimetrului centralei solare este aproape imposibil, deoarece orice reflexie a luminii solare pe construcțiile verticale poate ajunge doar spre sol.
În Australia, Clean Energy Council, o organizație formată din companii care lucrează sau sprijină sectorul energiei curate intensifică promovarea conceptului „Agrisolar” pentru a fi aplicat pe scară largă în toate sectoarele agricole din întreaga țară.
Surse:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666955222000211?via%3Dihub#bib12
https://www.clearwayenergygroup.com/
https://www.next2sun.de/en/our-concept/#agriculture
https://www.agrisolarclearinghouse.org/
https://www.ise.fraunhofer.de/en/key-topics/integrated-photovoltaics/agrivoltaics.html
https://ourworldindata.org/
https://www.cleanenergycouncil.org.au/
