Nowy segment energetyki słonecznej – agrofotowoltaika (ang. agrophotovoltaics, APV, Agro PV, AGRI-PV) – pozwala na rozwój rolnictwa wykorzystującego dostępne grunty w podwójny sposób – do produkcji energii elektrycznej na własne potrzeby lub na sprzedaż, przy jednoczesnej uprawie rolnej.
Zgodnie z aktualnym stanem prawnym w Polsce, pod inwestycje fotowoltaiczne można oddać grunty rolne, których zmiana przeznaczenia na inne cele nie wymaga zgody na poziomie ministerstwa. Poza wyjątkami, takie pozwolenie jest wymagane dla użytków klasy I – III. Czy agrofotowoltaika da właścicielom żyznych gleb nowe możliwości inwestowania w odnawialne źródła energii?
Najnowsza norma dotycząca fotowoltaiki rolniczej (DIN SPEC 91434) definiuje agrofotowoltaikę jako połączone wykorzystanie danego obszaru ziemi zarówno do produkcji rolnej jako zastosowania podstawowego i produkcji energii elektrycznej z zamontowanej instalacji fotowoltaicznej jako zastosowania wtórnego. Taka konstrukcja opiera się na instalacjach PV, które składają się z przepuszczających światło modułów umieszczonych na konstrukcjach wyższych od tych powszechnie stosowanych na gruntach. Dzięki temu, pod panelami można uprawiać rolę, hodować kwiaty, warzywa, owoce, zboża. Takie wykorzystanie terenu jest efektywniejsze zarówno pod kątem ekonomicznym jak i ekologicznym.
Choć dziś technologia rozwija się najprężniej w Azji, została wymyślona w niemieckim Instytucie Fraunhofer ISE, który zajmuje się badaniami nad możliwościami agrofotowoltaiki. Za jej protoplastów uważa się Adolfa Goetzbergera, pioniera energetyki słonecznej i Armina Zastrowa, założyciela Instytutu Fraunhofer ISE. W 1981 r. opracowali oni system umożliwiający rolnikom, ogrodnikom i hodowcom instalowanie ogniw fotowoltaicznych na gruntach uprawnych.
W tej chwili na świecie instalacje tego typu mają już moc ok. 3 GW, z czego tylko w Chinach jest ok. 2 GW. Największa na świecie elektrownia agrofotowoltaiczna o mocy ponad 700 MWp zlokalizowana jest na pustyni Gobi, na plantacji jagód. Instalacje agri PV popularne są także w Japonii, Korei Południowej, USA, działają już też we Francji, gdzie uzyskały specjalne przywileje od rządu – ich użytkownicy otrzymują gwarantowane taryfy na okres 20 lat. Takie systemy sprawdzają się również we Włoszech, Holandii i Niemczech. W Polsce na razie istnieje tylko eksperymentalne pole należące do zgorzeleckiego ZKlastra. Prace przy tym projekcie będą prowadzone przez Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych.
Podsumowując – instalacje zamontowane w ten sposób przynoszą podwójne korzyści – produkują dużo zielonej energii, którą można np. wykorzystać do zasilenia gospodarstw lub przesłać do sieci, a także w trwały sposób zabezpieczają uprawę przed niecodziennymi zjawiskami pogodowymi.
Kluczową sprawą jest jednak to, że konstrukcje nie przeszkadzają w normalnej uprawie ziemi. To bardzo ważny aspekt, ponieważ na świecie dramatycznie maleje powierzchnia ziemi uprawnej. Na terenie państw Unii Europejskiej grunty rolne w przeliczeniu na jednego mieszkańca skurczyły się w ciągu 50 lat o jedną trzecią. Wpływa to na coraz wyższe ceny żywności i jej braki w skali świata. W takiej sytuacji cenny zaczyna być każdy hektar ziemi rolnej.
Co ważniejsze, jak pokazały badania Instytutu Fraunhofer ISE i APV-RESOLA prowadzone na plantacji z agrofotowoltaiką koło Jeziora Bodeńskiego, efektywność użytkowania gruntów wzrosła o 60 proc., co przełożyło się na większe plony selera, pszenicy, koniczyny. Kiedy w kolejnym roku panowały upały, efektywność wzrosła do 186 proc. w przeliczeniu na 1 ha ziemi. Potwierdzają to badania w Indiach. W stanie Maharasthra udało się zwiększyć plony pomidorów i bawełny o 40 proc.
Zgodnie z aktualnym stanem prawnym w Polsce, pod inwestycje fotowoltaiczne można oddać grunty rolne, których zmiana przeznaczenia na inne cele nie wymaga zgody na poziomie ministerstwa. Poza wyjątkami, takie pozwolenie jest wymagane dla użytków klasy I – III. Czy agrofotowoltaika da właścicielom żyznych gleb nowe możliwości inwestowania w odnawialne źródła energii?
Rozwój na świecie
Agrofotowoltaika opiera się na instalacjach fotowoltaicznych, które składają się z przepuszczających światło modułów umieszczonych na konstrukcjach wyższych od tych powszechnie stosowanych na gruntach. Dzięki temu, pod panelami można uprawiać rolę, hodować kwiaty, warzywa, owoce, zboża.Najnowsza norma dotycząca fotowoltaiki rolniczej (DIN SPEC 91434) definiuje agrofotowoltaikę jako połączone wykorzystanie danego obszaru ziemi zarówno do produkcji rolnej jako zastosowania podstawowego i produkcji energii elektrycznej z zamontowanej instalacji fotowoltaicznej jako zastosowania wtórnego. Taka konstrukcja opiera się na instalacjach PV, które składają się z przepuszczających światło modułów umieszczonych na konstrukcjach wyższych od tych powszechnie stosowanych na gruntach. Dzięki temu, pod panelami można uprawiać rolę, hodować kwiaty, warzywa, owoce, zboża. Takie wykorzystanie terenu jest efektywniejsze zarówno pod kątem ekonomicznym jak i ekologicznym.
Choć dziś technologia rozwija się najprężniej w Azji, została wymyślona w niemieckim Instytucie Fraunhofer ISE, który zajmuje się badaniami nad możliwościami agrofotowoltaiki. Za jej protoplastów uważa się Adolfa Goetzbergera, pioniera energetyki słonecznej i Armina Zastrowa, założyciela Instytutu Fraunhofer ISE. W 1981 r. opracowali oni system umożliwiający rolnikom, ogrodnikom i hodowcom instalowanie ogniw fotowoltaicznych na gruntach uprawnych.
W tej chwili na świecie instalacje tego typu mają już moc ok. 3 GW, z czego tylko w Chinach jest ok. 2 GW. Największa na świecie elektrownia agrofotowoltaiczna o mocy ponad 700 MWp zlokalizowana jest na pustyni Gobi, na plantacji jagód. Instalacje agri PV popularne są także w Japonii, Korei Południowej, USA, działają już też we Francji, gdzie uzyskały specjalne przywileje od rządu – ich użytkownicy otrzymują gwarantowane taryfy na okres 20 lat. Takie systemy sprawdzają się również we Włoszech, Holandii i Niemczech. W Polsce na razie istnieje tylko eksperymentalne pole należące do zgorzeleckiego ZKlastra. Prace przy tym projekcie będą prowadzone przez Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych.
Zalety agrofotowoltaiki
Głosy użytkowników są bardzo entuzjastyczne. Chwalą sobie te instalacje, ponieważ zapewniają zielony prąd, który można wykorzystać do nawadniania lub innych celów w gospodarstwie. Konstrukcje są stabilne i mocne – dlatego przynoszą znacznie lepszy efekt niż w przypadku osłaniania plantacji folią, czy tkaninami. Są też znacznie bardziej odporne na intensywne zjawiska pogodowe, typu wichury, czy grad. Znakomicie chronią uprawy przed nadmiernym słońcem, a dodatkowe zacienienie korzystnie wpływa na wilgotność gleby, zmniejszając parowanie. W związku z postępującymi zmianami klimatu ta zaleta konstrukcji agrofotowoltaicznej z czasem może nabrać jeszcze większego znaczenia.Podsumowując – instalacje zamontowane w ten sposób przynoszą podwójne korzyści – produkują dużo zielonej energii, którą można np. wykorzystać do zasilenia gospodarstw lub przesłać do sieci, a także w trwały sposób zabezpieczają uprawę przed niecodziennymi zjawiskami pogodowymi.
Kluczową sprawą jest jednak to, że konstrukcje nie przeszkadzają w normalnej uprawie ziemi. To bardzo ważny aspekt, ponieważ na świecie dramatycznie maleje powierzchnia ziemi uprawnej. Na terenie państw Unii Europejskiej grunty rolne w przeliczeniu na jednego mieszkańca skurczyły się w ciągu 50 lat o jedną trzecią. Wpływa to na coraz wyższe ceny żywności i jej braki w skali świata. W takiej sytuacji cenny zaczyna być każdy hektar ziemi rolnej.
Co ważniejsze, jak pokazały badania Instytutu Fraunhofer ISE i APV-RESOLA prowadzone na plantacji z agrofotowoltaiką koło Jeziora Bodeńskiego, efektywność użytkowania gruntów wzrosła o 60 proc., co przełożyło się na większe plony selera, pszenicy, koniczyny. Kiedy w kolejnym roku panowały upały, efektywność wzrosła do 186 proc. w przeliczeniu na 1 ha ziemi. Potwierdzają to badania w Indiach. W stanie Maharasthra udało się zwiększyć plony pomidorów i bawełny o 40 proc.
Korzyści z agrofotowoltaiki:
- zdecydowane ograniczenie kosztów zużycia energii elektrycznej
- uniezależnienie od dostawców energii
- zwiększenie możliwości wykorzystywania gleb rolnych także do innych celów
- zmniejszenie erozji gleby
- wzrost wydajności upraw.
Autorska konstrukcja Projekt Solartechnik na targach w Lipsku
Zagadnienie agrofotowoltaiki uważamy za niezwykle interesujące. Na naszym stoisku podczas Targów Agra 2022 w Lipsku, zaprezentowaliśmy m.in. innowacyjne rozwiązanie w postaci konstrukcji, która umożliwia uprawę rolną przy jednoczesnym wytwarzaniu zielonej energii. Zaprojektowana i zrealizowana przez ekspertów biura konstrukcyjnego Projekt Solartechnik z Gliwic, cieszyła się sporym zainteresowaniem ze strony rolników i producentów rolnych biorących udział w wydarzeniu.
