Pengembangan tenaga suria di Sepanyol dan sebahagian besar Eropah telah menimbulkan dilema yang ketara: Cara terus memasang panel fotovoltaik tanpa memusnahkan tanah ladangDi wilayah yang mempunyai tanah yang banyak, seperti yang berlaku di negara-negara besar di luar EU, konfliknya kurang, tetapi di negara pertanian dengan tanah yang terhad seperti Sepanyol, setiap hektar penting.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, agrivoltaik secara beransur-ansur menjadi topik perbincangan dalam perdebatan teknikal, persidangan industri dan program bantuan awam seperti cara yang realistik untuk menyelaraskan pertanian dan penjanaan fotovoltaikMenambah kepada trend ini ialah teknologi baharu panel separa telus dan reka bentuk khusus untuk tanaman, yang bertujuan untuk meminimumkan teduhan tanpa mengorbankan pengeluaran elektrik yang kompetitif.
Apakah agrivoltaik dan mengapa ia begitu menarik minat penduduk luar bandar Sepanyol?
Apabila kita bercakap tentang agrivoltaik, kita merujuk kepada sistem yang Mereka menggabungkan aktiviti pertanian dan penjanaan tenaga solar pada permukaan yang sama di ladang solarIa bukan sekadar meletakkan panel di atas tanah, tetapi juga tentang mereka bentuk struktur, kepadatan dan jenis panel yang membolehkan tumbuhan menerima cahaya, air dan pengudaraan yang diperlukan untuk menghasilkan secara normal, atau lebih baik lagi.
Dalam konteks sasaran iklim yang semakin mendesak—Kesatuan Eropah menyasarkan sebahagian besar tenaga elektriknya datang daripada tenaga boleh diperbaharui untuk mencapai peneutralan karbon menjelang pertengahan abad—fotovoltaik telah menjadi komponen utama. Penurunan mendadak harga panel, yang sebahagian besarnya didorong oleh pengeluaran berlebihan Asia, telah memudahkan penggunaannya secara meluas, tetapi juga telah meningkatkan tekanan ke atas tanah pertanian, ternakan dan hutan.
Oleh itu, agrivoltaik mula dilihat sebagai sejenis "titik pertemuan" antara dua dunia yang sehingga baru-baru ini dianggap berkonflik: keselamatan makanan dan peralihan tenagaPengalaman di Sepanyol menunjukkan bahawa, apabila direka bentuk dengan baik, pemasangan panel dapat melindungi tanaman daripada radiasi berlebihan, membantu menjimatkan air dan menyediakan sumber pendapatan tambahan untuk petani.
Tambahan pula, di kawasan yang mengalami tekanan air yang semakin meningkat dan gelombang haba yang lebih kerap, teknologi ini dinilai sebagai alat penyesuaian perubahan iklimmelangkaui peranannya dalam mengurangkan pelepasan.
Cabaran teknikal utama: teduhan pada tanaman
Halangan utama bagi sistem fotovoltaik konvensional di lapangan mudah difahami: Panel-panel itu memberikan teduhan, dan tidak semua tanaman bertolak ansur dengan sama.Jika tumbuhan menerima kurang radiasi daripada yang diperlukan, kapasiti fotosintesisnya akan menurun dan bersamanya, hasil produktifnya akan menurun.
Percubaan voltan pertanian pertama tertumpu pada pelarasan ketinggian, jarak dan kecondongan panel untuk mewujudkan teduhan separa, serta memilih tanaman yang agak bertoleransi terhadap keadaan cahaya yang ditapis. Selain itu, panel dwimuka, yang mampu memanfaatkan cahaya yang dipantulkan dari tanah, mula diuji, walaupun ini tidak menyelesaikan sepenuhnya dilema antara pengeluaran solar dan akses kepada cahaya untuk tanaman.
Kuncinya adalah untuk mencari mengimbangi di mana tumbuhan mempunyai cahaya yang mencukupi untuk fotosintesis, manakala sistem fotovoltaik mengekalkan pulangan pelaburan yang munasabah. Di sinilah pembangunan bahan dan reka bentuk tertentu memainkan peranan, seperti panel separa telus atau panel selektif panjang gelombang.
Beberapa kajian bersetuju dengan ambang garis panduan: Kebanyakan tanaman memerlukan sekitar 60% transmisi cahaya yang berguna untuk mengekalkan prestasi normalnya. Di bawah nilai itu, kehilangan prestasi akan melambung tinggi; di atasnya, penyepaduan dengan fotovoltaik adalah lebih menjanjikan.
Cadangan daripada Universiti Jaén: Panel separa lutsinar RearCPVbif
Dalam konteks ini, satu pasukan dari Universiti Jaén telah mengemukakan penyelesaian yang bertujuan untuk menangani masalah tersebut daripada reka bentuk panel itu sendiri. Cadangan mereka adalah berdasarkan generasi baharu modul fotovoltaik separa telus yang mampu menjana elektrik sambil membenarkan cahaya yang diperlukan melalui tanaman.
Kajian yang diterbitkan di platform saintifik Science Direct itu menganalisis teknologi daripada dua parameter asas: purata transmisi yang boleh dilihat dan purata penghantaran fotosintesisDalam praktiknya, penunjuk ini mengukur peratusan sinaran yang berguna untuk tumbuhan sampai ke bahagian lain panel, selepas melalui bahan dan sel suria.
Inovasi yang dibentangkan dijelmakan dalam sistem yang dinamakan sebagai RearCPVbif (Pemekat Belakang Fotovoltaik dwimuka)Teknologi ini termasuk dalam keluarga STPV (panel fotovoltaik separa telus), tetapi dengan pendekatan uniknya sendiri. Tidak seperti penyelesaian lain yang hanya mewujudkan jurang atau mengurangkan ketumpatan sel, teknologi ini mengintegrasikan penumpu optik di bahagian belakang daripada modul tersebut.
Secara ringkasnya, cahaya yang tidak digunakan secara langsung di bahagian hadapan panel dialihkan ke bahagian belakang sel dwimuka, meningkatkan pengeluaran elektrik tanpa menjejaskan ketelusan. Para penyelidik menekankan bahawa reka bentuk mereka Ia mencapai ketelusan optik sekitar 60%., nilai yang serasi dengan kitaran fotosintesis kebanyakan tanaman hortikultur.
Ketelusan, kecekapan dan suhu: keseimbangan yang halus
Jalur penyelidikan Universiti Jaén berbeza daripada pendekatan "telus" lain yang telah dinilai oleh industri dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Di satu pihak, terdapat panel bukan selektif panjang gelombang, yang Mereka menyerap sebahagian besar spektrum suria. Mereka mengurangkan warna bahan atau memasukkan jurang antara sel untuk meningkatkan ketelusan. Masalahnya ialah ketelusan ini selalunya tidak mencukupi untuk tanaman.
Pada sudut yang lain pula ialah panel terpilih, yang Mereka lebih suka menyerap sinaran ultraungu dan inframerah dekatIni membolehkan sebahagian besar cahaya nampak melaluinya, yang paling diperlukan oleh tumbuhan. Penyelesaian jenis ini menawarkan asas yang lebih sesuai untuk agrivoltaik, walaupun penggunaan industrinya masih dalam pembangunan.
Cadangan RearCPVbif adalah berdasarkan logik terpilih ini, tetapi menambah penggunaan penumpu optik belakang untuk memaksimumkan tenaga yang ada tanpa menggelapkan persekitaran tanaman. Menurut pasukan yang diketuai oleh penyelidik Álvaro Varela-Albacete dan Eduardo Fernández, Teknologi STPV semasa kurang digunakan dan ia boleh berfungsi dengan lebih baik dalam aplikasi pertanian apabila digabungkan dengan jenis penumpu ini.
Satu lagi aspek yang telah dipertimbangkan dengan teliti oleh penulis ialah kelakuan terma sistem. Salah satu kebimbangan biasa apabila memasang bumbung fotovoltaik di atas tanaman ialah risiko menjana kesan rumah hijau yang tidak diinginimengubah iklim mikro di bawah panel. Dalam ujian yang dijalankan, suhu sel kekal di bawah 70°C, titik rujukan penting untuk mengelakkan kesan negatif terhadap persekitaran terdekat.
Had suhu jenis ini menyumbang kepada prestasi struktur agrivoltaik jangan jadi bumbung yang memerangkap haba berlebihan, sesuatu yang amat sensitif di kawasan yang sudah panas dan mempunyai sedikit ketersediaan air.
Dari makmal ke lapangan: ujian pada tanaman sebenar dan tumpuan kepada hortikultur intensif
Salah satu kekuatan perkembangan ini ialah Ia telah mencetuskan minat daripada syarikat dan organisasi dalam sektor iniPara penyelidik telah mengesahkan hubungan dengan pelbagai entiti untuk mempercepatkan penskalaan perindustrian modul dan penyepaduannya ke dalam operasi dunia sebenar.
Pelan tindakan kini melibatkan kempen percubaan dalam tanaman komersial, di mana bukan sahaja penjanaan elektrik akan dinilai, tetapi juga parameter agronomi utama: hasil, kualiti produk, keperluan pengairan, suhu dan kelembapan tanah, antara lain. Matlamatnya adalah untuk mendapatkan data kukuh yang akan membolehkan menyesuaikan reka bentuk dengan keperluan khusus setiap tanaman dan kawasan.
Kawasan seperti AlmeriaKawasan-kawasan ini, yang dicirikan oleh hortikultur rumah hijau yang intensif dan peningkatan penggunaan fotovoltaik, muncul sebagai senario ideal untuk teknologi jenis ini. Di sana, kewujudan kawasan luas ladang plastik pertanian dan solar membuka pintu kepada model hibrid di mana bahagian bumbung atau struktur boleh memenuhi fungsi berganda.
Jika percubaan tersebut mengesahkan keputusan awal, agrivoltaik dengan panel separa lutsinar boleh menjadi alat penentu untuk Apa yang dipanggil "lautan plastik" wujud bersama dengan "lautan panel" yang sebenartanpa menjejaskan pengeluaran hortikultur.
Pengalaman dan data di Sepanyol: dari Murcia ke ladang anggur dan kebun zaitun
Selain penyelidikan bahan, Sepanyol mula mengumpul Pengalaman lapangan yang menunjukkan bahawa agrivoltaik boleh berfungsi dalam keadaan dunia sebenar. Salah satu wilayah yang paling banyak kemajuan dicapai ialah Wilayah Murcia, dengan pertanian berteknologi tinggi dan lebih daripada 3.300 jam cahaya matahari setahun.
Di Universiti Murcia dan pelbagai pusat penyelidikan, keputusan telah dibentangkan yang menunjukkan manfaat agronomi dan ekonomi. Semasa persidangan khusus, Kesatuan Fotovoltaik Sepanyol (UNEF) telah mengumpulkan para penyelidik, agensi kerajaan dan syarikat untuk menganalisis bagaimana model-model ini Mereka memberikan pendapatan tambahan kepada petani. tanpa memaksanya meninggalkan aktiviti utamanya.
Percubaan yang dijalankan dalam tanaman tanah kering, serta di ladang anggur dan kebun zaitun, menunjukkan bahawa penempatan panel yang strategik boleh mengurangkan penyejatan air sehingga 30%untuk mengawal kehilangan air dari tanah dengan lebih baik dan melindungi tanaman daripada episod haba melampau. Semua ini tanpa mengurangkan, malah menambah baik, hasil di bawah keadaan tekanan iklim tertentu.
Di ladang anggur perintis, sebagai contoh, panel telah disepadukan tanpa menjejaskan pengeluaran anggur atau kualiti wain, di samping mencapai pengekalan lembapan yang lebih besar di dalam tanahDi kebun zaitun, beberapa kajian melaporkan peningkatan pengeluaran sekitar 5%, selain tindak balas tanaman yang lebih baik terhadap keadaan cuaca buruk, sesuatu yang penting bagi kawasan yang sangat bergantung pada kebun zaitun.
Secara selari, pentadbiran pusat sedang mengusahakan kriteria tertentu bagi memastikan bahawa, dalam projek-projek ini, aktiviti pertanian kekal menjadi keutamaan dan serasi dengan CAPKepastian undang-undang ini penting untuk menggalakkan koperasi dan petani individu melabur dalam penyelesaian agrivoltaik tanpa rasa takut kehilangan bantuan Eropah.
Murcia sebagai makmal: projek agrivoltaik di rumah hijau dan plot eksperimen
Kerajaan wilayah Murcia telah mengambil langkah selanjutnya dengan secara eksplisit mempromosikan Tenaga agrivoltaik sebagai alat untuk mengoptimumkan penggunaan tanah pertanianKementerian Alam Sekitar, Universiti, Penyelidikan dan Mar Menor telah mengetengahkan potensi teknologi ini dalam komuniti yang mempunyai sinaran suria yang tinggi dan pertanian pengairan yang sangat maju.
Institut Penyelidikan dan Pembangunan Pertanian dan Alam Sekitar Murcian (IMIDA) menyelaras beberapa projek perintis. Salah satunya, yang terletak di La Alberca, memberi tumpuan kepada hortikultur rumah hijauKeputusan awal menunjukkan peningkatan hasil yang, menurut percubaan, berkisar antara 20% dan 60%, bergantung pada tanaman dan reka bentuk kemudahan.
Panel-panel tersebut bukan sahaja membekalkan tenaga kepada operasi, tetapi juga Ia mengurangkan tekanan haba dan radiasi pada tumbuhan.Ini membuka peluang untuk memperkenalkan tanaman yang sebelum ini sukar ditanam di iklim separa gersang. Teduhan separa membantu menyederhanakan lonjakan suhu dan menggunakan air yang ada dengan lebih baik.
Satu lagi projek penting ialah yang dipanggil PS Agrovoltaica, dipasang di Pusat Demonstrasi dan Pemindahan Pertanian El Mirador (CDTA) di San Javier. Ia merupakan infrastruktur eksperimental dengan kira-kira 36 kilowatt yang menggabungkan penjejak solar, modul legap dan panel separa lutsinar, bersama-sama dengan zon kawalan tanpa pemasangan fotovoltaik.
Konfigurasi ini membolehkan pemantauan terperinci terhadap parameter persekitaran dan pengeluaran, dan membolehkan perbandingan bagaimana ketinggian, orientasi, jenis panel dan kepadatan struktur mempengaruhi iklim mikro dan prestasi tanaman. Data yang dijana berfungsi sebagai rujukan untuk mereka bentuk sistem yang boleh direplikasi untuk ladang lain di Murcia dan wilayah yang mempunyai keadaan yang serupa.
Sokongan institusi dan bantuan awam untuk projek agrivoltaik
Penggunaan agrivoltaik di Sepanyol tidak boleh dijelaskan semata-mata oleh kepentingan teknikal atau agronomi: Bantuan awam memainkan peranan penting untuk mempercepatkan pelaburan dan mengurangkan risiko bagi petani. Institut Kepelbagaian dan Penjimatan Tenaga (IDAE) telah melancarkan beberapa seruan khusus untuk projek tenaga boleh diperbaharui yang inovatif.
Dalam salah satu saluran pembiayaan terkini yang diperuntukkan kepada tenaga boleh diperbaharui yang inovatif, IDAE telah menugaskan 148,5 juta euro kepada 199 projekKebanyakan projek ini berkaitan dengan penyelesaian agrivoltaik dengan penyimpanan tenaga. Dalam angka tersebut, kira-kira 77,1 juta euro tertumpu dalam 62 projek yang berkaitan secara langsung dengan pegangan pertanian tanaman pokok dan hortikultur.
Secara selari, lebih daripada 87 juta euro telah diperuntukkan kepada sekumpulan 73 inisiatif yang menggabungkan agrivoltaik dan fotovoltaik terapungDengan kapasiti terpasang melebihi 160 MWp dan lebih daripada 180 MWh storan berkaitan, pelaburan ini, yang sebahagian besarnya dibiayai melalui dana Pelan Pemulihan Eropah, bertujuan untuk menunjukkan daya maju teknikal dan ekonomi model penggunaan tanah dan air hibrid.
Koperasi pertanian menekankan bahawa agrivoltaik boleh berfungsi sebagai tambahan pendapatan untuk petani yang berpendapatan rendah atau pencen rendahPerlu diingat bahawa fotovoltaik telah memainkan peranan penstabilan bagi ramai profesional pada akhir tahun 2000-an. Kini, konteks harga tenaga yang tidak menentu dan tekanan iklim menjadikan penyelesaian ini menarik sekali lagi.
Kementerian Peralihan Ekologi dan Cabaran Demografi (MITECO) menegaskan bahawa penggunaan mesti dijalankan bagi menjamin keutamaan aktiviti pertanian dan memastikan keserasian kawal selia dengan CAPBidang kerja ini, berserta pembangunan peta inisiatif kebangsaan dan panduan teknikal, bertujuan untuk memberikan kepastian kepada mereka yang mempertimbangkan untuk beralih kepada agrivoltaik.
Faedah yang boleh diukur: air, iklim mikro dan model ekonomi luar bandar yang baharu
Data daripada percubaan di Sepanyol dan tetapan lain yang setanding menunjukkan beberapa kelebihan berulang. Salah satu yang paling kerap disebut ialah pengurusan air yang lebih baikTeduhan separa yang dihasilkan oleh panel mengurangkan penyejatan air dan, oleh itu, jumlah air yang hilang oleh tumbuhan melalui haba dan radiasi.
Dalam sistem pengairan, fotovoltaik terapung yang dipasang pada rakit juga menawarkan faedah tambahan: dengan menutup sebahagian permukaan, Ia mengurangkan penyejatan dan membantu mengawal pertumbuhan alga.Ini adalah masalah biasa di kawasan beriklim panas. Pada masa yang sama, tenaga yang dihasilkan di tapak memudahkan elektrifikasi pam dan sistem pengairan yang lebih cekap.
Dari sudut pandangan iklim, gabungan teduhan dan pengudaraan di bawah struktur fotovoltaik menyumbang kepada untuk mengurangkan gelombang haba yang melampauIni amat relevan dalam senario musim panas yang semakin panjang dan kering. Dalam sesetengah tanaman, para penyelidik telah memerhatikan kejadian tekanan haba yang lebih rendah dan prestasi yang lebih stabil semasa gelombang haba.
Semua ini diterjemahkan kepada peluang ekonomi untuk kawasan luar bandar. Agrivoltaik bukan sahaja menjana elektrik yang boleh digunakan untuk penggunaan sendiri atau dijual kepada grid, tetapi juga Ia membuka pintu kepada model perniagaan baharu dan kerjasama antara petani dan syarikat tenaga.Di kawasan yang berisiko terbengkalai dari segi pertanian, projek jenis ini dilihat sebagai cara untuk mengekalkan aktiviti dan pekerjaan.
Ketua Pegawai Eksekutif UNEF menegaskan bahawa "tiada dikotomi antara pertanian dan fotovoltaik" jika penggunaan tanah dirancang dengan betul, dengan menyatakan bahawa sebahagian besar tanah pertanian akan terus didedikasikan secara eksklusif untuk pengeluaran makanan. Cabarannya, pada pandangannya, terletak pada memanfaatkan sepenuhnya peratusan kecil yang diperuntukkan kepada agrivoltaik. menjadi contoh kewujudan bersama antara kedua-dua kegunaan.
Perkembangan agrivoltaik di Sepanyol dan negara-negara Eropah yang lain mula menunjukkan bahawa memilih antara panel solar dan tanaman bukanlah sesuatu yang tidak dapat dielakkan: dengan teknologi seperti panel separa telus RearCPVbif, percubaan agronomi yang direka bentuk dengan baik, dan rangka kerja bantuan dan peraturan yang mengutamakan aktiviti pertanian, adalah mungkin. untuk menghasilkan tenaga bersih dan makanan di tanah yang sama, meningkatkan daya tahan terhadap perubahan iklim, dan menawarkan sumber pendapatan baharu untuk kawasan luar bandar tanpa mengorbankan fungsi pentingnya dalam rantaian makanan.
