İspanya'da ve Avrupa'nın büyük bir bölümünde güneş enerjisinin yaygınlaşması önemli bir ikilemi gündeme getirdi: Tarım arazilerini tahrip etmeden fotovoltaik panellerin kurulumuna nasıl devam edilir?AB dışındaki büyük ülkeler gibi bol miktarda kullanılabilir araziye sahip bölgelerde çatışma daha azdır, ancak İspanya gibi sınırlı araziye sahip bir tarım ülkesinde her hektar önemlidir.
Son yıllarda tarımsal fotovoltaik sistemler, teknik tartışmalarda, sektör konferanslarında ve kamu destek programlarında giderek daha fazla konuşulan bir konu haline geldi. tarım ve fotovoltaik enerji üretimini uzlaştırmanın gerçekçi bir yoluBu eğilime ek olarak, rekabetçi elektrik üretiminden ödün vermeden gölgelemeyi en aza indirmeyi amaçlayan yarı saydam paneller ve özel ürün tasarımları gibi yeni teknolojiler de ortaya çıkıyor.
Tarımsal fotovoltaik nedir ve İspanyol kırsalı için neden bu kadar ilgi çekicidir?
Tarımsal fotovoltaiklerden bahsettiğimizde, şu sistemleri kastediyoruz: Aynı yüzeyde tarımsal faaliyeti ve güneş enerjisi üretimini birleştiriyorlar. güneş çiftlikleriBurada mesele sadece panelleri arazinin üzerine yerleştirmek değil, bitkinin normal veya daha iyi verim alabilmesi için ihtiyaç duyduğu ışığı, suyu ve havalandırmayı sağlayacak yapılar, yoğunluklar ve panel tipleri tasarlamaktır.
Giderek daha da zorlaşan iklim hedefleri bağlamında (Avrupa Birliği, yüzyılın ortasına kadar karbon nötrlüğüne ulaşmak için elektriğinin önemli bir bölümünün yenilenebilir kaynaklardan gelmesini hedefliyor), fotovoltaik sistemler merkezi bir bileşen haline geldi. Asya'daki aşırı üretimden kaynaklanan panel fiyatlarındaki keskin düşüş, bunların yaygın olarak kullanılmasını kolaylaştırdı, ancak aynı zamanda üzerlerindeki baskıyı da artırdı. tarım, hayvancılık ve orman arazisi.
Dolayısıyla, tarımsal fotovoltaik sistemler, yakın zamana kadar çatışma halinde olarak algılanan iki dünya arasında bir tür "buluşma noktası" olarak görülmeye başlanıyor: gıda güvenliği ve enerji dönüşümüİspanya'daki deneyimler, iyi tasarlanmış panellerin kurulumunun, mahsulleri aşırı radyasyondan koruyabileceğini, su tasarrufuna yardımcı olabileceğini ve çiftçiler için ek bir gelir kaynağı sağlayabileceğini göstermektedir.
Ayrıca, su kıtlığının arttığı ve sıcak hava dalgalarının daha sık yaşandığı bölgelerde bu teknoloji şu nedenlerle değer görmektedir: iklim değişikliğine uyum aracıemisyonları azaltmadaki rolünün ötesinde.
En büyük teknik zorluk: mahsuller üzerindeki gölge.
Tarladaki geleneksel fotovoltaik sistemler için en büyük engel kolayca anlaşılabilir: Paneller gölge oluşturur ve tüm bitkiler buna aynı derecede tolerans göstermez.Bitki ihtiyaç duyduğundan daha az radyasyon alırsa, fotosentez kapasitesi ve dolayısıyla verimliliği düşer.
İlk tarımsal voltaj denemeleri, kısmi gölge oluşturmak için panellerin yüksekliğini, aralığını ve eğimini ayarlamaya ve filtrelenmiş ışık koşullarına nispeten toleranslı bitkiler seçmeye odaklandı. Ek olarak, yerden yansıyan ışığı kullanabilen çift taraflı paneller test edilmeye başlandı, ancak bu, ikilemi tamamen çözmedi. güneş enerjisi üretimi ve mahsul için ışığa erişim.
Önemli olan bir tane bulmaktır dengelemek Bitkilerin fotosentez için yeterli ışığa sahip olduğu ve fotovoltaik sistemin de makul bir yatırım getirisi sağladığı bir ortam. İşte bu noktada yarı saydam veya dalga boyu seçici paneller gibi özel malzemelerin ve tasarımların geliştirilmesi devreye giriyor.
Çeşitli çalışmalar, kılavuz niteliğinde bir eşik değer konusunda hemfikirdir: Çoğu bitki yaklaşık %60 oranında faydalı ışık geçirgenliğine ihtiyaç duyar. Normal performansını korumak için. Bu değerin altında performans kayıpları hızla artar; bu değerin üzerinde ise fotovoltaiklerle entegrasyon daha umut vericidir.
Jaén Üniversitesi'nden gelen öneri: RearCPVbif yarı saydam paneller
Bu bağlamda, bir ekip Jaen Üniversitesi Panel tasarımından yola çıkarak sorunu ele almayı amaçlayan bir çözüm önerisi sundular. Önerileri, yarı saydam yeni nesil fotovoltaik modüllere dayanmaktadır ve bu modüller şu özelliklere sahiptir: Bitkilerin ihtiyaç duyduğu ışığın geçmesine izin verirken elektrik üretmek..
Science Direct adlı bilimsel platformda yayınlanan çalışma, teknolojiyi iki temel parametre açısından analiz ediyor: ortalama görünür geçirgenlik ve ortalama fotosentetik geçirgenlikPratikte, bu göstergeler, malzemelerden ve güneş hücrelerinden geçtikten sonra, bitkiler için yararlı olan radyasyonun yüzde kaçının panelin diğer tarafına ulaştığını ölçer.
Sunulan yenilik, şu şekilde adlandırılan bir sistemde somutlaşmıştır: RearCPVbif (Arka Yoğunlaştırıcı Fotovoltaik Çift Yüzlü)Bu teknoloji, yarı saydam fotovoltaik paneller (STPV) ailesine giriyor, ancak kendine özgü bir yaklaşımı var. Sadece boşluklar oluşturan veya hücre yoğunluğunu azaltan diğer çözümlerin aksine, bu teknoloji entegre bir yapı sunuyor. arkadaki optik yoğunlaştırıcılar Modülün.
Basitçe anlatmak gerekirse, panelin ön yüzünde doğrudan kullanılmayan ışık, çift taraflı hücrelerin arka tarafına yönlendirilerek şeffaflıktan ödün vermeden elektrik üretimini artırıyor. Araştırmacılar, tasarımlarının bu açıdan avantajlı olduğunu vurguluyor. Yaklaşık %60 optik şeffaflık sağlar.Bu değer, çoğu bahçe bitkisinin fotosentez döngüsüyle uyumludur.
Şeffaflık, verimlilik ve sıcaklık: hassas denge
Jaén Üniversitesi'nin araştırma çizgisi, sektörün son yıllarda değerlendirdiği diğer "şeffaf" yaklaşımlardan farklıdır. Bir yandan, dalga boyu seçici olmayan paneller vardır, Güneş spektrumunun büyük bir bölümünü emerler. Malzemenin rengini azaltırlar veya şeffaflığı artırmak için hücreler arasına boşluklar yerleştirirler. Sorun şu ki, bu şeffaflık genellikle ürünler için yetersizdir.
Diğer uçta ise seçici paneller yer almaktadır. Ultraviyole ve yakın kızılötesi radyasyonu öncelikli olarak emerler.Bu, bitkilerin en çok ihtiyaç duyduğu görünür ışığın daha büyük bir kısmının geçmesine olanak tanır. Bu tür çözümler, tarımsal fotovoltaik sistemler için daha uygun bir temel sunar, ancak endüstriyel uygulamaları hala geliştirme aşamasındadır.
RearCPVbif önerisi tam olarak bu seçici mantığa dayanmaktadır, ancak ekinlerin ortamını karartmadan mevcut enerjiyi en üst düzeye çıkarmak için arka optik yoğunlaştırıcıların kullanımını da ekler. Araştırmacılar Álvaro Varela-Albacete ve Eduardo Fernández liderliğindeki ekibe göre, Mevcut STPV teknolojisi yeterince kullanılmıyor. Bu tip bir yoğunlaştırıcı ile birleştirildiğinde tarımsal uygulamalarda çok daha iyi performans gösterebilir.
Yazarların dikkatle ele aldığı bir diğer husus ise sistemin termal davranışıdır. Bitkilerin üzerine fotovoltaik çatılar kurulurken sıkça dile getirilen endişelerden biri de aşırı ısınma riskidir. istenmeyen sera etkisiPanellerin altındaki mikro iklimi değiştirerek, gerçekleştirilen testlerde hücre sıcaklığı 70°C'nin altında kaldı; bu da yakın çevre üzerindeki olumsuz etkilerden kaçınmak için önemli bir referans noktasıdır.
Bu tür sıcaklık sınırları, tarımsal fotovoltaik yapıların performansına katkıda bulunur. Isıyı hapseden çatılar haline gelmesinler. Aşırıya kaçmak, özellikle zaten sıcak olan ve su kaynaklarının az olduğu bölgelerde son derece hassas bir durumdur.
Laboratuvardan tarlaya: Gerçek ürünler üzerinde yapılan testler ve yoğun bahçeciliğe odaklanma
Bu gelişmenin güçlü yönlerinden biri de şudur ki Sektördeki şirket ve kuruluşların şimdiden ilgisini çekti.Araştırmacılar, modüllerin endüstriyel ölçekte yaygınlaştırılmasını ve gerçek dünya operasyonlarına entegrasyonunu hızlandırmak amacıyla çeşitli kuruluşlarla temas kurduklarını doğruladılar.
Yol haritası artık ticari ürünlerde deneme kampanyalarını içeriyor; bu kampanyalarda sadece elektrik üretimi değil, aynı zamanda verim, ürün kalitesi, sulama ihtiyaçları, toprak sıcaklığı ve nemi gibi temel tarımsal parametreler de değerlendirilecek. Amaç, sağlam veriler elde ederek bu verilerin doğru bir şekilde kullanılmasını sağlamaktır. Tasarımı her mahsulün ve bölgenin özel ihtiyaçlarına göre ayarlayın..
Bölgeler gibi AlmeriaYoğun sera tarımı ve artan fotovoltaik sistemlerin kullanımıyla karakterize edilen bu alanlar, bu tür teknoloji için ideal senaryolar olarak ortaya çıkıyor. Burada, geniş tarımsal plastik alanlar ve güneş enerjisi tarlalarının bir arada bulunması, çatıların veya yapıların bazı bölümlerinin çift işlevli olabileceği hibrit modellere olanak tanıyor.
Denemeler ön sonuçları doğrularsa, yarı saydam panellere sahip tarımsal fotovoltaik sistemler, belirleyici bir araç haline gelebilir. "Plastik denizi" olarak adlandırılan şey, gerçek bir "panel denizi" ile bir arada var oluyor.Bahçe bitkileri üretimini tehlikeye atmadan.
İspanya'daki deneyimler ve veriler: Murcia'dan bağlara ve zeytinliklere
Malzeme araştırmalarının ötesinde, İspanya birikim yapmaya başlıyor. Tarımsal fotovoltaik sistemlerin işe yarayabileceğini gösteren saha deneyimleri Gerçek dünya koşulları altında. En büyük ilerlemenin kaydedildiği bölgelerden biri, yüksek teknolojiye sahip tarımı ve yılda 3.300 saatten fazla güneş ışığı alan Murcia Bölgesi'dir.
Murcia Üniversitesi ve çeşitli araştırma merkezlerinde, hem tarımsal hem de ekonomik faydalara işaret eden sonuçlar sunulmuştur. İspanyol Fotovoltaik Birliği (UNEF), uzmanlık konferanslarında araştırmacıları, devlet kurumlarını ve şirketleri bir araya getirerek bu modellerin nasıl işlediğini analiz etmiştir. Çiftçiye ek gelir sağlarlar. Onu asıl faaliyetini bırakmaya zorlamadan.
Kurak alanlarda yetiştirilen ürünlerde, bağlarda ve zeytinliklerde yapılan denemeler, panellerin stratejik olarak yerleştirilmesinin faydalarını göstermektedir. Buharlaşma ve terlemeyi %30'a kadar azaltır.Topraktan su kaybını daha iyi kontrol etmek ve mahsulleri aşırı sıcaklık dönemlerinden korumak. Tüm bunları, belirli iklimsel stres koşulları altında verimi düşürmeden, hatta artırarak yapmak.
Örneğin, pilot bağlarda, üzüm üretimi veya şarap kalitesini etkilemeden paneller entegre edilmiş ve bu sayede istenen sonuçlar elde edilmiştir. toprakta daha fazla nem tutmaZeytinliklerde yapılan bazı araştırmalar, üretimde yaklaşık %5'lik bir artışın yanı sıra, özellikle zeytinliğe büyük ölçüde bağımlı bölgeler için çok önemli olan, mahsulün olumsuz hava koşullarına daha iyi yanıt verdiğini göstermektedir.
Buna paralel olarak, merkezi yönetim bu projelerde belirli kriterlerin sağlanması için çalışmalar yürütüyor. Tarım faaliyetleri, Ortak Tarım Politikası (CAP) ile uyumlu ve öncelikli bir konu olmaya devam etmektedir.Bu hukuki kesinlik, kooperatifleri ve bireysel çiftçileri Avrupa yardımlarını kaybetme korkusu olmadan tarımsal fotovoltaik çözümlere yatırım yapmaya teşvik etmek için elzemdir.
Murcia bir laboratuvar olarak: seralarda ve deneysel parsellerde tarımsal fotovoltaik projeler
Murcia bölgesel yönetimi, açıkça teşvik ederek bir adım daha ileri gitti. Tarım arazilerinin kullanımını optimize etme aracı olarak tarımsal fotovoltaik enerjiÇevre, Üniversiteler, Araştırma ve Mar Menor Bakanlığı, yüksek güneş ışınımı ve gelişmiş sulama tarımına sahip bir toplulukta bu teknolojinin potansiyeline dikkat çekti.
Murcia Tarım ve Çevre Araştırma ve Geliştirme Enstitüsü (IMIDA), çeşitli öncü projeleri koordine etmektedir. Bunlardan biri, La Alberca'da bulunan ve şu konulara odaklanan bir projedir: sera bahçeciliğiİlk sonuçlar, denemelere göre, ürüne ve tesisin tasarımına bağlı olarak %20 ile %60 arasında değişen verim artışlarına işaret ediyor.
Paneller sadece işletmeye enerji sağlamakla kalmıyor, aynı zamanda Bitkiler üzerindeki ısı ve radyasyon stresini azaltırlar.Bu durum, daha önce yarı kurak iklimlerde yetiştirilmesi zor olan ürünlerin yetiştirilmesinin önünü açıyor. Kısmi gölge, sıcaklık dalgalanmalarını dengelemeye ve mevcut suyun daha iyi kullanılmasına yardımcı oluyor.
Bir diğer dikkat çekici proje ise şudur: PS AgrovoltaicaSan Javier'deki El Mirador Tarımsal Gösteri ve Transfer Merkezi'nde (CDTA) kurulan yaklaşık 36 kilovatlık deneysel bir altyapı, güneş takip sistemleri, opak modüller ve yarı saydam panellerAyrıca, güneş paneli kurulumu olmayan bir kontrol bölgesi de bulunmaktadır.
Bu yapılandırma, çevresel ve üretim parametrelerinin ayrıntılı olarak izlenmesine olanak tanır ve yükseklik, yönelim, panel tipi ve yapı yoğunluğunun mikro iklim ve ürün performansı üzerindeki etkilerinin karşılaştırılmasını sağlar. Oluşturulan veriler, referans olarak kullanılır. Murcia'daki ve benzer koşullara sahip bölgelerdeki diğer çiftlikler için tekrarlanabilir sistemler tasarlayın..
Tarımsal fotovoltaik projeler için kurumsal destek ve kamu yardımı
İspanya'da tarımsal fotovoltaik sistemlerin yaygınlaşması yalnızca teknik veya tarımsal çıkarlarla açıklanamaz: Kamu yardımı önemli bir rol oynamaktadır. Yatırımları hızlandırmak ve çiftçiler için riski azaltmak amacıyla, Enerji Çeşitlendirme ve Tasarruf Enstitüsü (IDAE), yenilikçi yenilenebilir enerji projeleri için çeşitli özel çağrılar başlattı.
IDAE, yenilikçi yenilenebilir enerjilere ayrılan en son fon kaynaklarından birinde, belirli bir miktar fon tahsis etti. 199 projeye 148,5 milyon euro.Bu projelerin çoğu, enerji depolamalı tarımsal fotovoltaik çözümlerle ilgilidir. Bu rakamın yaklaşık 77,1 milyon avroluk kısmı, doğrudan ağaç ve bahçe bitkileri yetiştirilen tarımsal işletmelerle bağlantılı 62 projede yoğunlaşmıştır.
Buna paralel olarak, 73 farklı girişimi bir araya getiren bir gruba 87 milyon Euro'dan fazla kaynak ayrıldı. tarımsal fotovoltaik ve yüzer fotovoltaik160 MWp'yi aşan kurulu kapasite ve 180 MWh'nin üzerinde depolama kapasitesiyle, büyük ölçüde Avrupa Kurtarma Planı fonlarıyla finanse edilen bu yatırımlar, hibrit kara ve su kullanım modellerinin teknik ve ekonomik fizibilitesini göstermeyi amaçlamaktadır.
Tarım kooperatifleri, tarımsal fotovoltaik sistemlerin şu şekilde işlev görebileceğini vurguluyor: Geliri düşük veya emekli maaşı az olan çiftçiler için gelir desteğiŞunu hatırlamakta fayda var: Fotovoltaik sistemler, 2000'li yılların sonlarında birçok profesyonel için zaten istikrarlı bir rol oynamıştı. Şimdi ise, değişken enerji fiyatları ve iklim baskıları bağlamında bu çözümler yeniden cazip hale geliyor.
Ekolojik Geçiş ve Demografik Zorluklar Bakanlığı (MITECO), konuşlandırmanın tarımsal faaliyetin önceliğini garanti altına alacak şekilde gerçekleştirilmesi gerektiğinde ısrar ediyor ve CAP ile mevzuat uyumluluğunun sağlanmasıBu çalışma alanı, ulusal girişim haritalarının ve teknik kılavuzların geliştirilmesiyle birlikte, tarımsal fotovoltaik sistemlere geçmeyi düşünenlere kesinlik sağlamayı amaçlamaktadır.
Ölçülebilir faydalar: su, mikro iklim ve yeni kırsal ekonomi modelleri
İspanya'da ve diğer benzer ortamlarda yapılan araştırmalardan elde edilen veriler, bir dizi tekrar eden avantaja işaret etmektedir. Bunlardan en sık belirtilenlerden biri şudur: iyileştirilmiş su yönetimiPanellerin oluşturduğu kısmi gölge, buharlaşmayı ve dolayısıyla bitkilerin ısı ve radyasyon yoluyla kaybettiği su miktarını azaltır.
Sulama sistemlerinde, yüzer platformlar üzerine yerleştirilen fotovoltaik paneller ek avantajlar da sunar: yüzeyi kısmen kaplayarak, Buharlaşmayı azaltır ve yosun oluşumunu kontrol etmeye yardımcı olur.Bunlar sıcak iklimlerde sık karşılaşılan sorunlardır. Aynı zamanda, tesis içinde üretilen enerji, pompaların elektrifikasyonunu ve daha verimli sulama sistemlerini kolaylaştırır.
İklimsel açıdan bakıldığında, fotovoltaik yapılar altındaki gölge ve havalandırmanın birleşimi şunlara katkıda bulunur: aşırı sıcak hava dalgalarını hafifletmek içinBu durum, özellikle yazların giderek uzadığı ve kuraklaştığı bir senaryoda önem kazanmaktadır. Bazı bitkilerde, araştırmacılar ısı stresinin daha düşük oranda görüldüğünü ve sıcak hava dalgaları sırasında daha istikrarlı bir performans sergilediklerini gözlemlemişlerdir.
Bütün bunlar kırsal alanlar için ekonomik fırsatlar anlamına geliyor. Tarımsal fotovoltaik sistemler sadece kendi tüketimi için kullanılabilecek veya şebekeye satılabilecek elektrik üretmekle kalmıyor, aynı zamanda Bu durum, çiftçiler ve enerji şirketleri arasında yeni iş modellerine ve iş birliğine kapı açıyor.Tarım faaliyetlerinin terk edilme riski taşıdığı bölgelerde, bu tür projeler faaliyetlerin ve istihdamın korunmasının bir yolu olarak görülmektedir.
UNEF CEO'su, arazi kullanımının doğru planlanması halinde "tarım ve fotovoltaik arasında bir ikilem olmadığını" vurgulayarak, tarım arazilerinin büyük çoğunluğunun yalnızca gıda üretimine ayrılmaya devam edeceğini belirtti. Ona göre asıl zorluk, tarımsal fotovoltaiklere ayrılan bu küçük yüzdelik dilimden en iyi şekilde yararlanmaktır. her iki kullanım arasındaki birlikte varoluşa örnek teşkil eder.
İspanya ve diğer Avrupa ülkelerinde tarımsal fotovoltaik alanındaki gelişmeler, güneş panelleri ile tarım arasında seçim yapmanın kaçınılmaz olmadığını göstermeye başlıyor: RearCPVbif yarı saydam paneller gibi teknolojiler, iyi tasarlanmış tarımsal denemeler ve tarımsal faaliyeti önceliklendiren bir destek ve düzenleme çerçevesi ile bu mümkün. Aynı arazide temiz enerji ve gıda üretmek, iklim değişikliğine karşı direnci artırmak ve kırsal alanlar için yeni bir gelir kaynağı sunmak. Besin zincirindeki temel işlevinden ödün vermeden.
