English version
Snad jediným jeho negativem je potřeba se občas smířit s lehce složitějšími zemědělskými pracemi, protože jsme si zvykli na příliš jednoduchou a velkoplošnou mechanizaci.
Solární ovce
Tím nejjednodušším způsobem této symbiózy je využití ovcí na spásání trávy na plochách nám tak dobře známých solárních elektráren. V USA je to běžná věc, v roce 2020
například ovce jednoho farmáře jménem Fox spásaly trávu na elektrárnách 4 solárních společností v okruhu cca 100 km kolem jeho farmy na západ od New Yorku.
„Z pohledu majitele solární elektrárny fungují ovce opravdu dobře,“ říká Fox. „Mají správnou velikost, neházejí kameny jako sekačka, neskáčou na panely jako kozy a nežvýkají kabely. Během dne se rády povalují pod panely a dobře spásají i zákoutí.“
Agrivoltaika je trend
Možná, že ovce byly inspirací nebo prvním impulzem, možná ne, ale pojem agrivoltaika se stal světově rozšířeným a s největší pravděpodobností svými realizacemi přinese
mnoho výhod jak pro zemědělce, tak i pro obnovitelnou energetiku. Inteligentní spojení přináší zemědělským plodinám nové mikroklima, které znamená nižší spotřebu vody pro závlahy, ale i nižší ztráty vody odpařováním.
Synergickým efektem je i snížení negativního vlivu zemědělství na změnu klimatu, protože zemědělská výroba může za asi 1/3 emisí skleníkových plynů a až za 85 % světové spotřeby vody. Z těchto důvodů by agrivoltaika mohla být řešením, které farmy hledají – zemědělci mohou ušetřit, zvýšit produktivitu a využívat výhody čisté a obnovitelné energie.
Typická agrivoltaická sluneční soustava se skládá z pozemních solárních polí s plodinami vysazenými buď pod nebo mezi řadami solárních panelů. Panely mohou být instalovány na držáky, které jsou dostatečně vysoké, aby umožnily průchod zemědělské techniky pod nebo mezi řadami panelů.
Pokles nákladů na elektřinu
Úplná nebo částečná energetická nezávislost farmy a úspory za elektřinu jsou samozřejmě těmi zásadními výhodami. Pokles nákladů zemědělské výroby může být pro subjekt dost podstatný, protože pro průměrnou farmu znamenají tyto náklady až 6 % z celkového objemu. Díky rostoucím cenám energií to však brzy může být i mnohem více.
Světlo a stín
Na první pohled by se mohlo zdát, že nemá smysl sázet plodiny pod solární panely, protože nebudou mít dostatek světla. Jenže mnoho plodin naopak vyžaduje stín nebo polostín a příliš mnoho slunce jim škodí. Zde tedy problém není, jde jen o výběr plodin a navržení konstrukce panelů tak, aby byl přísun světla optimální.
Jiné solární panely
„Instalují se (proti běžným instalacím, které známe) speciální poloprůhledné oboustranné (odborně bifaciální) panely, které nejen že vyrábí elektřinu z přední a zadní strany, ale i odrazem od země. Jejich umístění je východ/západ, kdy ráno a odpoledne pokrývá výroba špičku v elektrizační soustavě, a v poledne, kdy slunce může mít negativní vliv na rostliny, je chrání svým polostínem a prodlužuje proces tolik potřebné fotosyntézy. Zároveň je v poledne nejmenší odběr elektřiny. Výroba elektřiny tak sice nedosahuje stejných parametrů jako u klasických pozemních instalací orientovaných na jih se sklonem 35°, ale pouze s jednostrannými panely, které v odpoledních hodinách nedodávají tolik energie, již přes poledne většinou už není komu v síti prodat. Majitelé ji tedy do distribuční sítě posílají zadarmo nebo jsou jejich panely od sítě odpojeny, protože způsobují problémy v době nízkého odběru,“ vysvětluje expert na agrivoltaiku Lukáš Juřina.
Snižte spotřebu vody
Nadbytek světla (slunce) způsobuje u rostlin stres, díky kterému spotřebují více vody než obvykle. Zastínění panely tento stres eliminuje a současně brání zbytečnému odpařování vody. Je tedy třeba méně zavlažovat a současně lze pro zavlažování použít vlastní elektřinu.
Zvýšená produkce
Instalace fotovoltaických panelů může zvýšit produktivitu zemědělské půdy. To znamená, že se stejným množstvím slunečního svitu i provozních nákladů mohou agrivoltaické farmy produkovat plodiny i elektřinu. Jakých plodin se to týká? Mimo jiné to jsou třeba salát, špenát, chřest, jablka nebo hrušky.
„Pro vinnou révu používají ve Francii řešení už zhruba 10 let. V Holandsku zkoušejí červený rybíz, maliny, ostružiny a borůvky. Já mám jeden z cílů, a to využít agrivoltaiku při pěstování chmele,“ říká Lukáš Juřina. Naopak zcela nevhodná je třeba pšenice, která potřebuje hodně slunce a mezi panely by se obtížně sklízela.
Vyšší účinnost panelů
Studie provedená v University of Oregon zjistila, že solární panely produkují až o 10 % více sluneční energie, když se pod nimi pěstují rostliny. Rostliny pod solárními panely uvolňují vlhkost během procesu známého jako evapotranspirace, který snižuje teplotu vzduchu obklopujícího rostliny. Solární panely jsou tak vlastně chlazeny a vyprodukují víc elektřiny.
Vítané rozšíření zdrojů příjmů pro zemědělce
V zemědělské výrobě jsou časté a budou stále častější výpadky příjmů díky změnám klimatu a jejich důsledkům – sucho, krupobití, noví škůdci, náhlé mrazy apod. Solární elektrárna tak pro zemědělce může být zajímavým zdrojem příjmů. Jednou z největších výhod agrivoltaických systémů je jejich schopnost učinit zemědělskou půdu odolnější vůči změně klimatu
Nedostatek vody bude tím nejvážnějším problémem, kterému budeme čelit. Teploty budou nadále stoupat a zvyšovat spotřebu vody, kterou každý, včetně zemědělců, potřebuje. Pokud však zemědělec nainstaluje agrivoltaické fotovoltaické pole, sníží tím množství vody potřebné k chodu farmy.
Budoucnost agrivoltaiky
Koncepce je samozřejmě zcela v souladu se současnými evropskými i světovými trendy udržitelného vývoje. Nárůst agrivoltaických instalací povede k vytvoření místních dobře placených pracovních míst, protože k dokončení projektů bude zapotřebí více vývojářů a montérů solárních panelů, a podpoří to také solární průmysl, což by nakonec mohlo vést k poklesu cen zařízení pro solární energetiku.
Současně tyto OZE pomohou zavádění zařízení pro elektrické zemědělství. V současnosti naprostá většina zemědělských strojů využívá fosilní paliva, takže levná elektřina by mohla být impulsem k přechodu na elektrická vozidla. Pouze čas ukáže, zda se agrivoltaika v zemědělském průmyslu ujme a rozroste.
Kde se agrivoltické řešení už používají?
Solární soustava v Piolenc, Francie
Vývojář společnosti Agrivoltaics Sun’Agri nainstaloval agrivoltaický systém o výkonu 84 kW na vinici ve francouzském Piolencu. Systém se skládá z 280 panelů umístěných ve výšce asi 14 stop. Na tomto systému je skutečně jedinečné to, že využívá umělou inteligenci (AI) k pohybu solárních sledovačů, na kterých jsou panely nainstalovány.
Použitý program umělé inteligence je naprogramován tak, aby maximalizoval růst rostlin, nikoli solární produkci. V případě extrémních povětrnostních podmínek, jako je sníh nebo silný déšť, může program AI změnit sklon panelů, aby rostliny lépe chránil, čímž je vinná réva odolnější vůči vlnám horka. Zlepšila se také kvalita hroznů, které mají více červených pigmentů a vyšší úroveň kyselosti. Panely také snížily spotřebu vody asi o 30 %.
Mallemort, Francie
Agrivoltaický systém instalovaný v Mallemort ve Francii pomohl jabloním využívat méně vody. Ve Francii je asi 3 942 jabloňových sadů, což z nich činí významnou část zemědělského sektoru země. Tato sluneční soustava se skládá ze 196 panelů instalovaných ve výšce asi 4,5 m.
Sledování stromů zatím ukazuje, že úroveň vodního stresu zastíněných stromů byla o 63 % nižší než nezastítěných stromů v sadu. V oblasti pod solárními panely byly zaznamenány nižší průměrné teploty, což umožňuje zvýšenou produkci sluneční energie.
Solar farm Donaueschingen-Aasen, Baden-Württemberg, Německo
V říjnu 2019 byla oficiálně zahájena stavba zatím největší agrivoltaické elektrárny v Evropě. Elektrárna stojí v Německu asi 500 km od našich hranic, byla uvedena do provozu na začátku roku 2020 německým startupem Next2Sun, má asi 5000 oboustranných svislých panelů, které dávají nejvíc elektřiny ráno a večer, a zásobuje asi 1400 domácností.
Výsledky ukazují, že panely přistiňují plodiny, aby nebyly ohroženy suchem, a ty naopak přispívají k lepšímu mikroklimatu – ochlazují vzduch v okolí panelů, které se tak nepřehřívají a mají vyšší výkon. Firma Next2Sun má za sebou už několik podobných projektů, které kombinují zemědělství a výrobu elektřiny v Rakousku, Irsku, Jižní Koreji a nejvíc samozřejmě především v Německu.
Agrivoltaická sluneční soustava v Iwaki City, Fukušima, Japonsko
Agripark Iwaki je farma v Japonsku, která produkuje fíky. Původně měli majitelé v úmyslu vybudovat klasickou solární elektrárnu na celé ploše, to ale japonské zákony nedovolují. Proto nad a mezi fíkovníky nainstalovali 75 pozemních solárních pilířů, každý s 25 panely. Konstrukce tohoto systému umožňuje dostatek světla mezi slunečními pilíři, takže fíky mohou stále růst.
Podle majitele Agripark Iwaki nemají solární panely žádný dopad na produkci fíkového ovoce. Farma tedy bude i nadále produkovat stejné množství ovoce a zároveň vyrábět sluneční energii, kterou mohou použít pro spotřebu farmy.
Převzato z Magazínu Technologické agentury ČR TA.DI (13/2021). Autor: Leoš Kopecký, Lukáš Juřina
