Agrovoltaics — prakse novietot saules enerģijas iekārtas blakus lauksaimniecības zemei — visā pasaulē tiek pieņemta arvien biežāk kā veids, kā ieviest sadalītu tīru enerģiju, neapdraudot zemes izmantošanu.
Saskaņā ar Oregonas štata universitātes veiktajiem pētījumiem saules un lauksaimniecības enerģijas vienlaicīga izvietošana varētu nodrošināt 20 procentus no kopējās elektroenerģijas ražošanas Amerikas Savienotajās Valstīs. Pēc pētnieku domām, liela mēroga agrovoltaikas uzstādīšana varētu novest pie oglekļa dioksīda emisiju samazinājuma par 330 tūkstošiem tonnu gadā ar “minimālu” ietekmi uz ražu.
Saskaņā ar pētījumu, Merilendas štata apgabals būtu nepieciešams, lai agrovoltaika varētu segt 20 procentus no elektroenerģijas ražošanas Amerikas Savienotajās Valstīs. Tas ir aptuveni 13,000 1 kvadrātjūdzes jeb 1 procents no pašreizējās ASV lauksaimniecības platības. Tiek lēsts, ka globālā mērogā XNUMX% no visas lauksaimniecības zemes varētu saražot pasaulei nepieciešamo enerģiju, ja to pārveidotu par saules fotoelementu.
Ir daudz veidu, kā uzstādīt agroelektriskos paneļus. Viena no visizplatītākajām metodēm ir telpas pacelšana, lai zem tā būtu vieta lauksaimniecības aprīkojumam vai mājlopiem. Vēl viens moderns dizains ir orientēt fotoelektriskos paneļus vertikāli, atstājot plašas brīvas vietas starp paneļu rindām.
ASV
Somersetā, Kalifornijā, vīna dārzā tika uzstādīti vācu izstrādātie Sunzaun vertikālie saules paneļi. Uzstādītājs Sunstall izstrādāja instalāciju, kas sastāvēja no 43 450 W moduļiem, kas savienoti ar mikroinvertoru un diviem akumulatoriem.
Minimālisma dizains izmantoja caurumus moduļu rāmjos, lai izveidotu vienkāršu stiprinājumu pie diviem pāļiem, kas ļauj izvairīties no nepieciešamības pēc smagas plauktu sistēmas. Bifaciālie saules moduļi ražo enerģiju abās vertikāli orientētā masīva pusēs.
Tradicionālajās sistēmās, kas izstrādātas ar horizontālu orientāciju, sliedes, ko izmanto paneļu uzstādīšanai uz plauktu sistēmas, parasti tiek sagrieztas, lai tās atbilstu paredzētajam paneļa izmēram. Ja paneļa izmērs mainās pēc visu pārējo komponentu iepirkuma pabeigšanas, projekts var aizkavēties, kamēr sliedes tiek pārveidotas, lai pielāgotos atjauninātajam paneļa izmēram. Sunzaun dizains ļauj viegli pielāgoties paneļa izmēra izmaiņām, pielāgojot attālumu starp katru skursteni. Ja nepieciešams, iespējams arī regulēt paneļu augstumu no zemes.
Vācija
Zinātnieki no Leipcigas Lietišķo zinātņu universitātes ir pētījuši rietumu-austrumu vertikālo fotoelektrisko sistēmu masveida izvietošanas iespējamo ietekmi uz Vācijas enerģijas tirgu. Viņi ir atklājuši, ka šīm iekārtām varētu būt labvēlīga ietekme uz valsts elektrotīkla stabilizēšanu, vienlaikus nodrošinot lielāku integrāciju ar lauksaimniecības darbībām nekā parastās uz zemes uzstādītās fotoelektriskās iekārtas.
Zinātnieki atklāja, ka vertikālās fotoelektriskās sistēmas var novirzīt saules enerģiju uz tām stundām, kurās ir vislielākais elektroenerģijas pieprasījums un lielākā daļa elektroenerģijas piegādes ziemas mēnešos, tādējādi samazinot saules ierobežojumus.
“Ja energosistēmas modelī ir integrēta elektroenerģijas krātuve 1 TW uzlādes un izlādes jaudas un 1 TWh jaudas, efekts tiek samazināts līdz CO2 ietaupījumam līdz 2.1 Mt/gadā, 70 procentiem vertikālo moduļu orientējoties no austrumiem. uz rietumiem un 30 procenti sliecas uz dienvidiem," viņi teica. "Visbeidzot, lai gan dažiem var šķist nereāli sasniegt vertikālo spēkstaciju līmeni 70% apmērā, pat zemākam līmenim ir labvēlīga ietekme."
Japāna
Japānā Vācijas moduļu ražotāja Luxor Solar meitasuzņēmums Luxor Solar KK uzbūvēja 8.3 kW vertikālu fotoelektrisko sistēmu Eco Rice Niigata piederošās rīsu pārstrādes rūpnīcas autostāvvietā.
“Automašīnas tiks novietotas starp vertikālajām sistēmām,” žurnālam PV skaidroja Luxor Solar KK rīkotājdirektors Uve Lībšers. "Šīs sistēmas mērķis ir parādīt izturību ziemas periodā un papildu energoefektivitāti sniega atstarošanas dēļ." No otras puses, Niigata ir pazīstama ar augstu sniega slodzes apgabalu, kur ziemā ir līdz 2 vai 3 metriem sniega.
Uz dienvidiem vērstajā sistēmā ir Luxor Solar paša heterosavienojuma saules moduļi, kā arī montāžas sistēmas no Vācijas vertikālās fotoelementu speciālista Next2Sun un invertori no Japānas Omron. Vertikālā montāža piegādās elektroenerģiju rīsu pārstrādes rūpnīcai, kas atrodas blakus sistēmai. Nagaokas pilsēta projektu finansēja ar 2 miljoniem jenu (14,390 XNUMX USD).
"Vertikālā instalācija izmanto tikai minimālu lauksaimniecības zemes platību, vienlaikus saglabājot vairāk nekā 85 procentus no gaismas, kas sasniedz kultūraugus, kas nodrošina optimālu līdzsvaru starp saules enerģiju un lauksaimniecību, kas Japānā ir ļoti svarīga," viņš skaidro. "Tas ļauj mums lielā mērogā būvēt agroelektriskās sistēmas uz komunālo pakalpojumu lauksaimniecības zemēm, piemēram, kviešiem, kartupeļiem vai rīsiem."
Francija
Francijā TotalEnergies un agrovoltaikas speciālists InVivo ir laiduši klajā 111 kW vertikālās agrovoltaikas demonstratoru. TotalEnergies teica, ka izmēģinājuma instalācijā tiks pētīta saules paneļu ietekme uz lauksaimniecības ražu, kā arī bioloģisko daudzveidību, oglekļa uzglabāšanu un ūdens kvalitāti šajā vietā.
"Mēs esam pārliecināti, ka sinerģija, kas izveidota starp zaļās elektroenerģijas ražošanu, biogāzi un lauksaimniecību, ir viena no atbildēm, lai garantētu mūsu enerģētisko un pārtikas neatkarību," sacīja Tjerī Mullers, TotalEnergies Renouvelables France izpilddirektors.
Zviedrija
Mālardālenes universitātes (Zviedrija) zinātnieki ir izstrādājuši skaitļošanas šķidruma dinamikas (CFD) modeli, kas atvieglo mikroklimata analīzi vertikālos fotoelektriskos projektos. CFD simulācijas tiek izmantotas, lai atrisinātu sarežģītus vienādojumus par cieto vielu un gāzu plūsmu caur un ap ķermeņiem, ko var izmantot, lai analizētu mikroklimatus agrovoltaic sistēmās.
"Agrivoltaic (AV) sistēmu modeļi tiks bieži izmantoti jaunu AV sistēmu projektēšanai, kā arī lēmumu pieņemšanai, jo mikroklimatiskās izmaiņas var analizēt/paredzēt, pamatojoties uz AV sistēmas atrašanās vietu un risinājumu," pētnieks Sebastians Zainalli. pastāstīja pv žurnālam.w
Pētījumā tika novērota saules starojuma intensitātes samazināšanās par 38 procentiem zemes zonās, ko aizēno vertikālie fotoelektriskie moduļi.
Galvenie principi
ASV Nacionālā atjaunojamās enerģijas laboratorija piedāvāja piecus principus agrovoltaikas panākumiem, tostarp:
Klimats, augsne un vides apstākļi: Vietas vides apstākļiem jābūt piemērotiem gan saules enerģijas ražošanai, gan vēlamajiem kultūraugiem vai veģetācijas segumam.
Konfigurācijas, saules tehnoloģijas un dizaini: Saules tehnoloģiju izvēle, vietas izkārtojums un citas infrastruktūras var ietekmēt visu, sākot no gaismas daudzuma, kas sasniedz saules paneļus, līdz tam, vai traktors, ja nepieciešams, var pabraukt zem paneļiem. "Šī infrastruktūra būs uz vietas nākamos 25 gadus, tāpēc tā ir jādara pareizi paredzētajam lietojumam. No tā būs atkarīgi projekta panākumi,” saka Džeimss Makkols, NREL pētnieks, kas strādā pie InSPIRE.
Kultūraugu atlases un audzēšanas metodes, sēklu un veģetācijas dizains un pārvaldības pieejas: Agrovoltaic projektos jāizvēlas kultūras vai zemes segumi, kas plaukst zem paneļiem to vietējā klimatā un ir rentabli vietējos tirgos.
Savietojamība un elastība: Agroelektriskie elementi ir jāprojektē tā, lai tie pielāgotos pretrunīgajām saules enerģijas iekārtu īpašnieku, saules enerģijas operatoru un lauksaimnieku vai zemes īpašnieku vajadzībām, lai nodrošinātu efektīvas lauksaimniecības darbības.
Sadarbība un partnerības: lai jebkurš projekts būtu veiksmīgs, komunikācija un sapratne starp grupām ir ļoti svarīga.