Növekvő iparág: A napenergia olyan értékeinek, mint a betakarítás, a hozam és a csatlakozás, új életet ad az agrovoltaika.
A bostoni székhelyű BlueWave Solar mindig is magasabbra törekedett. A tanúsított B Corp. (egy olyan üzleti megjelölés, amely magasabb követelményeket támaszt a profit és a cél kiegyensúlyozására) 2010-ben a közösségi napenergia-fejlesztésre összpontosítva indult, és azóta az agrovoltaika vagy a “kettős felhasználású” napenergia nagy támogatójává vált. Jelenleg is van néhány kettős felhasználású projektje, amelyek közül az egyiket, a Rockport projektet a Maine állambeli Rockportban nemrég adták el a Navisun vállalatnak. Ez egy 4,2 MW-os, 10 hektáros agrovoltaika projekt, amelyet egy aktív áfonyafarm fölé telepítettek.
“Úgy tekintek erre, mint a napenergia-fejlesztés jól kivitelezésének kiterjesztésére – ha már a projektek optimalizálásával foglalkozunk, ami feltételezem, hogy mindenki így van, és nem csak egy csomó panelt pakolunk az ingatlanra, majd elmegyünk” – mondja Chad Nichols, a BlueWave északkeleti ügyvezető igazgatója.
A BlueWave Solar csak egyike annak a maroknyi fejlesztőnek, akik igyekeznek növelni ezt a születőben lévő napelemes szegmenst, amely a talajra szerelt napelemek jövőjének mércéjét fogja meghatározni. Pontosan miben más ez a mezőgazdasági célú, kettős felhasználású napelemes kialakítás, azaz az agrovltaika? Azzal kezdődik, hogy megkérdezi: “Hogyan őrizzük meg ezt a mezőgazdasági területet, és hogyan helyezzünk rá egy napelemes tömböt?”, és a napenergia-fejlesztő alapvető problémamegoldásával válaszol. Intenzív kutatás a földterület legjobb kihasználása érdekében, magának az állványrendszernek a figyelembevétele, az alatta lévő földre gyakorolt hatása, valamint az elhelyezés és a dőlésszög optimalizálása. A rockporti építkezés során a csapat speciális rétegelt lemezeket és alacsony sűrűségű berendezéseket használt, hogy elkerülje a talaj bolygatását. A tömböt körülvevő kerítés nagyobb tereket alakítottak ki a kisebb állatok ki-be járkálására.
“Ezek az egyszerű, átgondolt döntések az út 50-75 százalékát teszik ki” – mondja Nichols. “Ezután kitaláljuk, hogy mi szükséges ahhoz, hogy a tömb alatti talaj aktív és termelékeny maradjon” – mondja. “A sortávolságokról beszélünk, a növényfajokhoz vagy a terményekhez viszonyítva, amelyeket túl akarunk élni. Szükségük van-e további napfényre? A tömb hagyományosan ezt blokkolná, így talán minden második panelt kihagyunk. Ez egy szélsőséges példa, de nem jelent hatalmas felhajtást, ha legalább néhány méterrel megemeljük a tömböt”
Az új kutatás gyökeret ereszt
Bizonyos fenntartható, zöldmezős napenergia-fejlesztési technikáknak mostanra már a józan ész bevált gyakorlatának kellene lenniük: a beporzóbarát magkeverék szórása, a földeken legelő juhok hozzáadása. Azonban az agrovoltaika “mozgalom” ennél is tovább megy: a napelemes tömböt a növénytermesztés mellé és fölé ülteti. A kutatások még folynak, de már most sok bizonyíték van arra, hogy a PV hozzáadott értéket képvisel (ezért a kettős felhasználás).
A BlueWave Rockport agrovoltaikus projektjének jövőbeli otthona.
Az Enel Green Power a Nemzeti Megújuló Energia Laboratóriummal (NREL) együttműködve részt vett az InSPIRE projektben, beleértve az őshonos növényzet és a beporzó élőhelyek mennyiségi hatásainak többéves vizsgálatát a minnesotai Aurora napelem farmon. A korai eredmények szerint a növényzet növekedése és a beporzók jelenléte jelentősen javult.
“Ezek a gyakorlatok környezetvédelmi előnyöket mutattak a talaj tulajdonságainak javításával a csapadékvíz visszatartása és a vízminőség szempontjából, a beporzóktól függő növények élelmiszertermelésének növelésével, valamint a helyi mezőgazdasági szolgáltatások, például az őshonos vetőmagok és az állatállomány legeltetése számára új iparágak létrehozásával” – mondta Peter Perrault, az Enel North America körforgásos gazdaságért és fenntartható megoldásokért felelős vezető menedzsere. “Vannak olyan élelmiszer- és zöldségnövények is, amelyekről kimutatták, hogy nagyobb termést hoznak, ha a PV-panelek árnyékában termesztik őket.”
A Fraunhofer ISE német kutatószervezet tanulmányai szerint a kettős felhasználású PV-kialakítás védelmet nyújt a jégeső, a fagy és az aszály okozta károk ellen, így nincs szükség védőfóliákra és egyéb anyagokra. A szélterhelés és a napsugárzás csökkenése a PV-modulok alatt segíthet a vízfogyasztás csökkentésében. Egyes növényfajták esetében a megemelt PV-tartószerkezet a terméshozam növekedéséhez vezethet. 2018-ban egy vizsgált családi gazdaságban a négy termesztett növény (őszi búza, burgonya, lóhere és zeller) közül három termése nagyobb hozamot produkált a PV-panelek alatt. A zeller terméshozama profitált a legjobban, a referenciához képest 12 százalékos nyereséggel. A burgonya esetében a földhasználat hatékonysága hektáronként 186 százalékra nőtt az agrovoltaikus rendszerrel. Egy másik kísérleti projekt, amelyet 2016-ban telepítettek 720 bifaciális PV-panellel, két évvel később 60 és 84 százalék közötti földhasználati hatékonyságnövekedést mutatott, valamint jobb alkalmazkodóképességet a száraz időszakokban.
Kettős felhasználású szinergia
- Az öntözési igény akár 20 százalékkal történő csökkentése.
- Esővízgyűjtés lehetőségei öntözési célokra
- A szélerózió csökkenése
- A PV-felszerelési szerkezet felhasználása védőhálók vagy fóliák elhelyezésére.
- A szántóföldi növények számára a fény elérhetőségének optimalizálása, pl. PV-követési rendszerek
- Nagyobb modulhatékonyság a jobb konvektív hűtés révén
- A bifaciális modulok nagyobb hatásfoka a földtől és a szomszédos modulsoroktól való nagyobb távolság miatt
Rockportban az áfonya fölött 4-5 láb magasan elhelyezett modulrendszer segít a hőmérséklet szabályozásában, a víz megőrzésében és remélhetőleg a gazdaság áfonyatermésének növelésében. A projekt a BlueWave kettős felhasználású fejlesztésekre irányuló folyamatos összpontosításának részeként valósul meg, mivel a vállalatot nemrégiben az Energiaügyi Minisztérium egy hároméves, 1,8 millió dolláros támogatásra is kiválasztotta, amelyet a Massachusetts-i Amherst-i Egyetem Tiszta Energia Hosszabbításával és más projektpartnerekkel együttműködve a kettős felhasználás alkalmazhatóságának további tanulmányozására fordítanak. A kutatás két nagy kategóriára osztható.
1) A különböző mezőgazdasági tevékenységek (pl. holisztikus legeltetés, talajművelés stb.) egészségének és életképességének koncepciójának bizonyítása egy működő napelemes tömb alatt. Ez a kategória olyan mezőgazdasági termelékenységi mérőszámokat foglal magában, mint a mezőgazdasági terméshozamok és az egy hektárra jutó termelési költségek, valamint olyan napelemes tervezési megközelítések, amelyek figyelembe veszik a mezőgazdasági infrastruktúrát, a mezőgazdasági berendezések logisztikáját, az árnyék/napfény arányát, a csapadékvíz-kezelést és/vagy a tömbök alatti növényekre gyakorolt bifaciális hatásokat.
2) A napenergia-projektek építésére és a talajgazdálkodásra vonatkozó legjobb gyakorlatok, amelyek biztosítják, hogy az projekt a lehető legjobban támogassa a helyszín mezőgazdasági céljait (a tömbön belül és körül).
“Várható eredményünk az, hogy nemcsak hogy továbbra is támogatni tudjuk az aktív mezőgazdaságot, hanem bizonyos esetekben segítünk a mezőgazdasági termelés diverzifikálásában és a gazdaságok életképességének javításában” – mondja Nichols. “Az, hogy hiteles mezőgazdasági partnerek ülnek az asztalnál, akik adat- és bizonyos esetekben tapasztalat-alapú szemléletet tudnak adni, döntő fontosságú lesz a teljesítményünk méréséhez és az idővel bekövetkező lehetséges javulások felméréséhez.”
A napelemes növény mint termény analógiája még valóságosabbá válik, ahogy a gazdálkodók és a fejlesztők új mezőgazdasági berendezéseket és stratégiákat találnak a jövő farmjának gondozására.
“Beszélgettünk a mezőgazdasági berendezések gyártóival, hogy kitaláljuk, akarjuk-e megművelni ezt a földet a sorok között. Meg lehet ezt csinálni hagyományos berendezésekkel, vagy a projekthez egyedi berendezésekre van szükség? – magyarázza Nichols. “Ezeket a megfontolásokat párosítod az építkezés során bizonyos dolgok védelmének eszközeivel és módszereivel, ami minden érintett gondolkodásmódjába belehelyez.”
Az Enel az Aruppal együttműködve új eszközöket vezet be, hogy a jövőbeni projektfejlesztések során is kiértékelje a kettős felhasználású lehetőségek összes lehetőségét. A kettős felhasználási lehetőségek (DUO) eszközt például a projekt többváltozós paramétereinek értékelésére használják, hogy a fejlesztés legkorábbi szakaszában a döntéshozatalhoz segítséget nyújtson.
“A DUO eszköz egy szélesebb körű erőfeszítés eredménye volt, amelynek célja, hogy növeljük üzemeink és fejlesztési folyamataink körkörösségét, valamint programszerűen hajtsunk végre változtatásokat eszközeink teljes életciklusa során” – mondja Perrault.
Az elkövetkező években ez a folyamat magában foglalja majd a napelemek tervezésének olyan kiigazításait, amelyek megkönnyítik a robotika és a mezőgazdasági gépek hozzáférését a panelek alatti és körüli földterülethez, hogy a közüzemi napelemes alkalmazások mellett támogassák a nagyszabású karbantartást és a kereskedelmi célú gazdálkodást.
Amikor a voltaika, agrovoltaika lesz
Nem mindenki tekinti a napelemeket a gazdaságban közösségi előrelépésnek. Egyes vidéki közösségek attól tartanak, hogy a napenergia-fejlesztők nem különböznek a többi fejlesztőtől, akik a családi gazdaságokat vállalati nyereséggé változtatva lecsapnak a városra. Kentucky állam képviselői még törvényjavaslatot is benyújtottak, hogy betiltsák a nagyszabású napenergia-projekteket a mezőgazdasági területeken, amelyek “károsan befolyásolhatják a termőföldek megőrzését”.
“Ami egykor jövedelemtermelő ingatlan volt az adott megye lakosai számára, az most esetleg, mondhatni, talán szemet szúr a szomszédnak” – jelentette ki Steve West republikánus állam szenátora, amikor törvényjavaslatát hirdette. “A termőföldjeink az egyik legnagyobb erőforrásunk, és így tulajdonképpen, ha megengedjük, hogy ezek a napelemek egy területre kerüljenek, földet fedjenek, 20-25 éves élettartamuk után tele lesznek veszélyes vegyi anyagokkal. Pénzügyi szempontból elég nehéz lesz azt a területet máshogyan átalakítani, csak nem napelemes telepítésre.”
Hűha. Bár ez a törvényjavaslat és a szenátor lehet, hogy félrevezetett és rosszul tájékozott, a törvényjavaslat mégis egy valódi lakossági félelmet tükröz. Ez emlékeztet arra, hogy az agrovoltaika sikeréhez az Egyesült Államokban többre lesz szükség, mint a telepítési innovációk és a Németországból származó tudományos tanulmányok. A következő lépés a közösségek szélesebb körű bevonása és a partnerség – annak elismerése, hogy a közösség és a földje összefügg.
A minneapolisi székhelyű Blue Horizon Energy odáig ment, hogy egy kisebb közösség részévé vált, és irodát nyitott az iowai Marcusban.
“Egy tömb elhelyezése azon a földterületen az, amit mi minimális hatásnak tekintünk. Nem rakunk alapokat, nem építünk házakat, és nem építünk Wal-Martokat” – mondja Nichols. “Ha közösségi napelemről van szó, akkor gyorsan kinyílik a szemed, amikor azt mondod, hogy az áram helyben marad, vagy a közműszolgáltató arra használja, hogy csökkentse a díjszabását. De menjünk egy lépéssel tovább, és vegyük ezt a földet, és tegyük vissza termőfölddé a világ számára. Nézze meg ezt a projektet a rajta lévő birkákkal. Úgy tervezzük meg, hogy a projekt életében a projekt mellett maradjon. Minél több ilyen kerül a földbe, annál több példát fogunk látni.”
A közösség (és a földtulajdonosok) számára kulcsfontosságú, hogy megértsék, a kettős hasznosítású napenergia-fejlesztés megszünteti a vagy-vagy helyzetet, amelyben a gazdálkodók küzdenek – hozzáadhatnak egy termelő eszközt, és hosszú távú tulajdonosokká válhatnak, miközben életképes gazdaságuk is maradhat.
A minneapolisi székhelyű Blue Horizon Energy odáig ment, hogy egy kisebb közösség részévé vált, és irodát nyitott az iowai Marcusban.
“Csapatunk nagyon tudatosan dolgozik ezekben a közösségekben, hogy helyi helyszíni jelenlétet építsen ki, és proaktívan együttműködjön azokkal a polgárokkal, akik évtizedekig ezek mellett a projektek mellett fognak élni” – mondja Griffin Dooling, a Blue Horizon Energy vezérigazgatója. “A mezőgazdaság mint iparág mindig fejlődik, és ezek a közösségek gyakran szenvedélyesen törekszenek az új, hatékonyabb technológiák bevezetésére, hogy javítsák jövedelmezőségüket, amint megértik azokat. A napenergia kiváló példa erre a fejlődésre, és mivel új technológiáról van szó, az ilyen projektek körüli közoktatás az egyik legfontosabb része annak, hogy a közösség megértse és támogassa a napenergia telepítésének előnyeit.”
Maximális betakarítás
Byron Kominek, a Jack's Solar Garden tulajdonosa Longmontban, Colo államban egy traktort vezet el a farm nyitórendezvényét követően. A Jack's egyike annak a 30 agrovoltaikus kutatási helyszínnek, amelyet az NREL és a Colorado Állami Egyetem közös stratégiai energiaelemző intézete (JISEA) kutatási partnerei vizsgálnak az Innovative Site Preparation and Impact Reductions on the Environment (InSPIRE) projekt részeként. (Werner Slocum / NREL fotója)
A Jack’s Solar Garden egy 1,2 MW-os közösségi napelem park, amely az Egyesült Államok legnagyobb agrovoltaikus kutatási projektje, és a kolumbiai Boulder megyében található. Az NREL, a Colorado Állami Egyetem és az Arizonai Egyetem partnerségével a Jack’s Solar Garden azt vizsgálja, hogyan lehet a legjobban termeszteni vadvirágokat, legelőket és prérifüveket, beporzó élőhelyeket, valamint olyan növényeket, mint a sárgarépa, a hagyma, a paradicsom és a tök, amelyeket a napelemes tömb alá és köré ültetnek.
De ennél sokkal többről van szó. A Namasté Solar, egy tanúsított B Corp. által, a Solar FlexRack napelemes nyomkövető cég segítségével épített Jack’s projekt a közösség értékét hangsúlyozza, miközben az agrovoltaikus gazdálkodók következő generációját is neveli.
- A Jack’s a Sprout City Farms céggel lépett partnerségre, amely a napelemes rendszer alatti növénytermesztést fogja irányítani, valamint az első agrovoltaikus gazdálkodókat fogja kiképezni Coloradóban.
- A farm az energiatermelésének 2 százalékát Boulder megye alacsony jövedelmű háztartásainak adományozza.
- A Jack’s a helyi kreatívok támogatására Artist on the Farm programmal rendelkezik.
- A diákoknak és a közösség tagjainak lehetőségük van a Jack’s farmot bejárni, hogy az új nonprofit szervezetük, a Colorado Agrivoltaic Learning Center révén megismerkedjenek a mezőgazdasággal, a napenergiával és a földhasználattal.
A farmokon elhelyezett napelemtáblák a terményeken túl is kettős felhasználásúak lehetnek:
“Számos gazdasággal dolgoztunk együtt olyan napelemes megoldások kifejlesztésén, amelyek kettős célt szolgálnak: energiatermelést és az állatok árnyékolását” – mondja Dooling. “Ez segít maximalizálni a gazdaságok ingatlanainak hatékonyságát, ahol gyakran az állattartó udvarok és az üzemeltetési épületek szükségessége versenyez a megművelhető szántóföldek prioritásával, így kevés hely marad a napelemek számára anélkül, hogy más igényeknek megfelelő helyet kellene feláldozni. A napenergia kettős célú felhasználása az állattartással szemben hatékonyabbá teszi az általános helykihasználást.”
Mindezek az eredmények mélyrehatóak. A mezőgazdaság már önmagában is kemény és szeszélyes vállalkozás, és az éghajlatváltozás csak még keményebbé és szeszélyesebbé tette. A vízhiány, a szélsőséges időjárás és az emelkedő globális hőmérséklet új intézkedéseket tesz szükségessé a növények és a talaj védelmére a negatív környezeti (emberi) hatásoktól. A napelemes rendszerek az egyik ilyen intézkedésnek bizonyulnak, miközben további jövedelemforrást és a közösségek ellenálló képességét is biztosítják. Minél több napenergia-fejlesztőnk van, akik az agrovltaikát beültetik az iparág alapvető ethoszába, annál több kettős felhasználású ötlet fog virágozni.
“Úgy látjuk, hogy ez a legfelelősségteljesebb módja a fejlesztésnek” – mondja Nichols. “Ahhoz, hogy iparágként és országként elérjük bármelyik célunkat, nagyszerűnek kell lennünk a földfelszíni fejlesztésben, és a felelős fejlesztés versenyelőnnyé válik. Azonnal látjuk az előnyöket.”
Címkék: agrovoltaika, Blue Horizon Energy, BlueWave Solar, fejlesztés, Enel Green Power North America, Namaste Solar, Solar FlexRack, Solar FlexRack
Forrás: MAY 12, 2021BY CHRIS CROWELL, https://solarbuildermag.com/news/growth-industry-agrivoltaics-gives-new-life-to-solar-energy-values-such-as-harvest-yield-and-connection/