04 ژانویه 2024 – نوشته ایان ماندل – سیستم agrivoltaic Insolight جایگزین توری محافظ روی محصولاتی مانند تمشک می شود که در اینجا در Conthey در سوئیس رشد می کند.
با ترکیب کشاورزی و پانل های خورشیدی، agrivoltaics بهترین های هر دو حوزه را نوید می دهد. واحد های پیشتاز بزرگ راه‌اندازی شده‌اند، اما اکنون اگر اروپا می‌خواهد از مزایای آن بهره‌مند شود، مقررات باید با فناوری مطابقت داشته باشد.
ترکیب تولید مواد غذایی با تولید برق – با نصب پنل های فتوولتائیک در میان یا روی گیاهان زراعی – باید برای اتحادیه اروپا “بی دردسر” باشد، تولید انرژی های تجدیدپذیر را در عین حمایت از کشاورزی افزایش دهد.
گزارش اخیر مرکز تحقیقات مشترک کمیسیون اروپا نشان می‌دهد که داشتن چنین سیستم‌های agrivoltaic تنها در 1 درصد از زمین‌های کشاورزی در اتحادیه اروپا می‌تواند این بلوک را از هدف سال 2030 خود برای تولید انرژی خورشیدی عبور دهد. زمین های بیشتری را اضافه می شوند، و دستاوردها همچنان در حال رشد هستند.
دیوید شوپیسر، مدیر ارشد بازرگانی Insolight، یکی از تعدادی از استارت‌آپ‌های اروپایی که این بازار نسبتاً جدید را هدف قرار می‌دهند، گفت: «ما فرصت فوق‌العاده‌ای برای استقرار تاسیسات خورشیدی در مقیاس داریم. ما فقط باید انتخاب کنیم که کدام یک یا دو درصد از زمین را می خواهیم به agrivoltaics اختصاص دهیم.”
اما عمل اجاره زمین های کشاورزی برای نصب صفوف انبوه پانل ها بحث برانگیز است. برخی آن را مشکل می بینند، برخی دیگر نگران این هستند که زمین های کشاورزی را از تولید خارج می کند. بسیاری از کشورهای اروپایی استفاده از پنل های خورشیدی استاندارد را ممنوع کرده اند.
با این حال، سیستم های agrivoltaic راهی برای حفظ تولید محصول بدون تغییر چشم انداز ارائه می دهند. در مورد محصولات ویژه، پوشش وسیعی از میوه‌ها، سبزیجات و گیاهان زینتی که معمولاً تحت نوعی ساختار محافظ رشد می‌کنند، اعم از چندتونل، گلخانه یا شبکه‌های سایه‌انداز، اینها با سازه‌هایی جایگزین می‌شوند که محافظت یکسانی را ارائه می‌کنند، اما نیمه دیگری نیز دارند. -پنل های خورشیدی شفاف برای تولید برق.
شوپیسر گفت: «نیازی نیست حومه یا زمین کامل کشاورزی را قربانی کنید، می‌توانید به روشی هوشمندانه کشاورزی ولتاییک انجام دهید.
مشکل این است که مقررات مربوط به برنامه ریزی زمین و قوانین مربوط به یارانه های کشاورزی و انرژی اغلب این موضوع را تشخیص نمی دهند که تولید غذا و انرژی می توانند مکمل یکدیگر باشند و نه رقابت. نیکلاس وبر، یکی از بنیانگذاران و مدیر اجرایی استارت آپ سوئیسی Voltiris می گوید: «چالش اصلی همه راه حل های agrivoltaic این است که شما بین دو جهان هستید. به عنوان مثال، وقتی به یارانه ها نگاه می کنیم، با کاری که ما انجام می دهیم سازگار نیست و چارچوب های قانونی بسیار کند است.
شوپیسر همچنین می‌گوید عدم قطعیت نظارتی بزرگترین چالش در افزایش مقیاس است. او گفت: «در حال حاضر agrivoltaics یک حوزه بسیار جدید است و این فناوری تا حدودی جلوتر از مقررات است. رگولاتورها وقت خود را برای مجوز دادن به پروژه ها صرف می کنند. ابهامات زیادی در مورد اینکه در کجا می توانید آن را بسازید وجود دارد و هر کشوری رویکرد خاص خود را در پیش گرفته است.
این به دلیل پراکندگی در تصمیم گیری پیچیده می شود. او گفت: «ما با این موضوع کشور به کشور و گاهی منطقه به منطقه، بسته به سطحی که در آن تصمیم‌گیری می‌شود، سروکار داریم».
پروژه های شستشوی سبز
یک نگرانی رایج این است که هیچ تعریف روشنی از آنچه یک پروژه خورشیدی کشاورزی را تشکیل می دهد وجود ندارد. این امر برای اطمینان از اینکه مقررات برنامه ریزی به طور مداوم اعمال می شود و حمایت اقتصادی مناسب می تواند تدوین شود ضروری است.
به عنوان مثال، در هلند، دولت گفته است که دیگر مجوز پارک های خورشیدی استاندارد در زمین های کشاورزی را به منظور حفاظت از تولید مواد غذایی نمی دهد. Agrisolar همچنین به عنوان agri-photovoltaics یا agri-PV شناخته می‌شودو مجاز است، اما بدون تعریف واضح، هیچ چیز مانع توسعه‌دهندگانی نمی‌شود که از طریق مجوز برنامه‌ریزی، پارک‌های خورشیدی را با کمی کشاورزی در اطراف لبه‌ها دریافت کنند.
ویلما ایرنشتاین از مشاوره Renergize، که هماهنگ کننده Sunbiose، یک پروژه آزمایشی agrivoltaic است، گفت: “اگر پروژه های Greenwashing را در هلند.دریافت کنید، و همه چیز به درستی پیش برود، آنگاه Agri-PV ممکن است نام بدی پیدا کند و این می تواند اجرای آن را در درازمدت مختل کند.”
تعاریف همچنین باید توسط افرادی که تعیین زمین را مدیریت می کنند پذیرفته شود تا کشاورزان میزبان سیستم های agrivoltaic یارانه های کشاورزی خود را از دست ندهند. ارنشتاین گفت: «هر کشوری چرخ را دوباره اختراع می کند. اگر یک تعریف اروپایی و قوانین اروپایی در مورد نحوه برخورد با تعیین زمین وجود داشته باشد، به طوری که کشاورزان هنوز واجد شرایط حمایت از سیاست مشترک کشاورزی باشند، کمک خواهد کرد.»
در نهایت، قیمت قرارداد پرداخت شده برای انرژی agrivoltaic باید هزینه های بالاتر مربوطه را شناسایی کند. به طور معمول، سازه ها بالاتر از پانل های خورشیدی زمینی معمولی هستند، بنابراین ساخت و ساز گران تر است. علاوه بر این، چگالی توان کمتر است، زیرا پانل ها نیمه شفاف هستند. بنابراین شما هزینه های بالاتر و تولید کیلووات ساعت کمتری دارید.”
وی گفت: “و این بدان معناست که برای بدست آوردن یک مورد تجاری خورشیدی عملی، به تعرفه کمی بالاتر برای انرژی تولید شده نیاز دارید.”
فناوری های Agrivoltaic در حال حاضر در مراحل مختلف توسعه، از تجربی تا تجاری در دسترس هستند.برای مثال Insolight چندین پایلوت تجاری در مقیاس بزرگ در فرانسه، سوئیس و ایتالیا برای محصولات تخصصی دارد. علاوه بر جایگزینی گلخانه‌ها یا تونل‌های چندگانه، پایلوت‌ها دارای حسگرهایی هستند که به طور مداوم شرایط آب و هوایی را اندازه‌گیری می‌کنند و اطلاعات را به یک سیستم کنترلی می‌رسانند تا بتوان یک لایه سایه‌بان برای محافظت بیشتر مستقر کرد که در عین حال تولید برق را افزایش می‌دهد. شوپیسر گفت: «هدف ما این است که تأثیر تولید برق بر محصولات را به حداقل برسانیم و در برخی موارد می‌توانیم عملکرد را حفظ یا افزایش دهیم».
این امر به این دلیل است که محافظت از محصول ارائه شده بسیار سازگارتر از سایه زدن ساده است. “نصب ما می تواند با محصول سازگار شود و شرایط ریزاقلیمی را بهینه کند.” ما در آنجا پتانسیل فوق‌العاده‌ای را برای ارائه راه‌حل‌هایی می‌بینیم که از محصول در برابر تغییرات آب و هوایی، در برابر تغییرات آب و هوایی محافظت می‌کند و به تولید اجازه می‌دهد تا انعطاف‌پذیرتر شود.»
تصویر 1
در سمت چپ، یک مزرعه خورشیدی استاندارد. در سمت راست، سیستم ابتکاری agrivoltaic Insolight.
ماتریس تصمیم گیری
تصمیم گیری برای استقرار سیستم های agrivoltaic یک اقدام متعادل کننده است. شوپیسر گفت: “این یک ماتریس تصمیم گیری پیچیده بین محصول، جغرافیای شما و میزان سایه ای است که می توانید برای محصول ایجاد کنید.” کارهای زیادی در بخش زیرساخت انجام شده است، اما باید در مورد مدل‌سازی محصول و جمع‌آوری داده‌ها در مورد چگونگی توسعه و عملکرد محصولات تحت سیستم‌های agrivoltaic مانند سیستم ما، چیزهای بیشتری فهمید.
اینجاست که پروژه‌هایی مانند Sunbiose وارد می‌شوند. یک پروژه چهار ساله که توسط دولت هلند تامین می‌شود، هدف آن آزمایش و توسعه بیشتر سیستم‌های agrivoltaic در طیف وسیعی از تنظیمات است. اینها شامل پوشش های سقفی برای میوه های نرم (توت فرنگی، تمشک و توت قرمز) و درختان گلابی، یک قوس متحرک همراه با کشت چمن/شبدر و نوار، و ساخت و ساز فتوولتائیک در ترکیب با محصولات زراعی است.
Eerenstein گفت: “این پروژه در مورد امکان سنجی فنی ساخت و سازهای PV است، اما همچنین برای تعیین تاثیر بر رشد محصول و کیفیت محصول در نظر گرفته شده است.”
این به قلب امکان سنجی استقرار سیستم های agrivoltaic می رود. او گفت: «به محض اینکه مقداری نور را از محصول بردارید، بر عملکرد محصول تأثیر می‌گذارد، به عنوان مثال، بر میزان قند میوه نیز تأثیر می‌گذارد.» ما چیزهای زیادی برای یادگیری در مورد آن داریم، این که چگونه بر محصولات مختلف تأثیر می گذارد و چه سطحی از شفافیت برای تولیدکنندگان در عرض های جغرافیایی مختلف لازم است.»
توت فرنگی در پایلوت های Sunbiose عملکرد خوبی نداشته است. او گفت: «در آن مورد، پرورش‌دهنده گفت که کاهش عملکرد برای تولید توت‌فرنگی بسیار زیاد است و او نمی‌خواست به پایلوت ادامه دهد.»
عملکرد کمتر ممکن است برای کشاورزان جنوب کمتر چشمگیر باشد و در دراز مدت ممکن است اصلاحات فنی وجود داشته باشد که می تواند عملکرد را در کشورهای شمالی بهبود بخشد. به عنوان مثال، پوشش‌هایی در دست توسعه هستند که نور UV را جذب می‌کنند، طول موجی که توسط گیاهان برای فتوسنتز یا پانل‌ها برای تولید برق استفاده نمی‌شود، و سپس نور را در قسمت‌هایی از طیف مرئی که گیاهان می‌توانند استفاده کنند، بازتاب می‌دهند.
ایجاد گونه‌های گیاهی مقاوم‌تر در برابر سایه، که بهتر با سیستم‌های agrivoltaic سازگار می‌شوند، نیز یک امکان است، اما با توجه به زمان‌بندی طولانی در برنامه‌های اصلاحی انتخابی، راه‌حلی فوری نیست. شوپیسر گفت: «پرورش دهندگان گیاهان در مقیاس زمانی متفاوت از ما کار می کنند. “امروز این در مورد دیدن آنچه در بیرون وجود دارد و یافتن بهترین گونه سازگار است.”
پروژه‌هایی مانند Sunbiose باید چندین سال به طول انجامد، و نحوه برخورد سیستم‌ها با تغییرات سالانه یا تغییراتی در الگوهای رشد گیاهان چند ساله وجود دارد. Eerenstein گفت: «برای مثال، برای درختان گلابی، می‌توانیم ببینیم که تعداد گل‌ها متفاوت است، بنابراین شما باید نحوه هرس درختان را تنظیم کنید، و ما در حال بررسی آن هستیم.»
همچنین زمینه برای نوآوری بیشتر در این بخش و ظهور استارت آپ های جدید وجود دارد. Eerenstein گفت: “استفاده از پانل های عمودی با محصولات زراعی کاندیدای خوبی است، و در حال حاضر چند شرکت تازه تاسیس در آنجا وجود دارد.” و از نظر تولید پنل های خورشیدی، پنل های نیمه شفاف هنوز نسبت به پنل های استاندارد گران هستند. به خصوص در ترکیب با پوشش‌های هوشمند، مانند پوشش‌های تغییر دهنده اشعه ماوراء بنفش، مطمئناً فضایی برای استارت‌آپ‌ها وجود دارد.»
انرژی خورشیدی بدون سایه
Voltiris که در سال 2022 تأسیس شد، یکی از این شرکت‌های تازه وارد است. سیستم آن به جای جایگزینی سربار شیشه در داخل گلخانه ها نصب می شود. نور طبق معمول از شیشه عبور می کند، سپس با یک سری آینه های تقسیم کننده نور روبرو می شود. اینها نور را در طول موجهای مورد نیاز برای فتوسنتز عبور می دهند، اما نور باقیمانده را برای تولید برق به سمت صفحات خورشیدی هدایت می کنند. نتیجه انرژی خورشیدی بدون سایه است.
