Agrowoltaika w obecnym ujęciu jest jednym z najnowszych obszarów w fotowoltaice i jednym z najdynamiczniej rozwijających się sposobów wykorzystania modułów PV. Pomysł na umieszczanie instalacji fotowoltaicznych na obszarach rolniczych nie jest nowy, natomiast dążenie do tego aby moduły fotowoltaiczne (wraz z całą instalacją) wspomagały wzrost roślin lub ograniczały problem suszy glebowej jest czynnikiem, który napędza obecnie rozwój tej dziedziny nauki i przemysłu.
Badania naukowe koncentrują się właśnie w tych dwóch obszarach tj. poszukiwaniu rozwiązań, które mogą ograniczać występowanie suszy oraz badania mające na celu ilościowe określenie wzrostu plonów dla różnych rodzajów roślin. Dochodzą do tego prace projektowo-konstrukcyjne, których celem jest opracowanie takiego montażu modułów, aby możliwa była pielęgnacja roślin, nawożenie a nawet poruszanie się dużymi maszynami rolniczymi pomiędzy modułami. Śmiało można powiedzieć, że podstawowa funkcja instalacji PV jaką jest produkcja energii elektrycznej nie jest już jedyna a nawet najważniejsza. To wzrost plonów lub ograniczenie suszy zaczyna być kluczowe. Okazuje się, że w wielu przypadkach zyski ze sprzedaży energii albo możliwość wykorzystania jej na uprawach zaczynają być atrakcyjnym dodatkiem ale nie są najważniejszą funkcją instalacji agrowoltaicznej.
Rozwój agrowoltaiki nabiera tempa w całej Europie. Badaniom w laboratoriach towarzyszą zakrojone na ogromną skalę badania w terenie. Wynika to z faktu, iż pole uprawne staje się swego rodzaju laboratorium oraz tego, że trudno dokładnie przewidzieć wpływ instalacji PV na uprawy.
Ciekawą inicjatywą jest uruchomienie przez SolarPower Europe dedykowanej platformy cyfrowej na której pojawiają się tematy związane z agrowoltaiką. SolarPower Europe opracowuje także raport „Agrisolar Best Practices”. W czerwcu 2023 ukazała się jego najnowsza, druga edycja [1]. Omawiane są w nim najlepsze praktyki w tym obszarze. SolarPower Europe sugeruje system punktacji oceny projektów Agrisolar pod kątem kryteriów rolniczych, środowiskowych, społecznych, ekonomicznych. Analizowane są również rzeczywiste przykłady projektów, a do najciekawszych z obecnej edycji należą:
SYMBIOSYST – Projekt realizowany przez konsorcjum w skład którego wchodzi 18 partnerów pochodzących z 6 krajów europejskich – w tym z Wielkiej Brytanii a wszystko w ramach programu: „Horyzont Europa”. Czas realizacji to styczeń 2023 - grudzień 2026. Celem projektu jest opracowanie różnych rozwiązań fotowoltaicznych dla rolnictwa otwartego i szklarniowego oraz demonstracja czterech scenariuszy rolniczych w trzech różnych krajach [2].
REGACE – Projekt finansowany ze środków UE z programu działań koordynacyjnych i wspierających Horyzont Europa Komisji Europejskiej (na podstawie umowy o udzielenie dotacji nr 101096056). Projekt poświęcony jest opracowaniu innowacyjnej technologii agrowoltaicznej w celu trwałego zwiększenia plonów szklarniowych i poprawy produkcji energii elektrycznej. Innowacją w projekcie jest wykorzystanie systemu wzbogacania dwutlenkiem węgla (CO2), w celu zwiększenia produkcji energii elektrycznej w warunkach słabego oświetlenia. Podnosząc stężenie CO2 w powietrzu, można poprawić wydajność fotosyntezy niektórych roślin, a tym samym zwiększyć plony. Gdy poziom CO2 jest wyższy, rośliny mogą wchłonąć więcej gazu, co może prowadzić do szybszego wzrostu. [3]
Rys. 1. Instalacja agrowoltaiczna wykonana w ramach projektu Symbiosyst – źródło: EF Solare Italia, Materiały SYMBIOSYST [2]
Rys. 2. System nadążny dla modułów PV w projekcie REGACE źródło: materiały projektu REGACE [3]
PV4Plants – Projekt także finansowany w ramach programu Horyzont Europa, którego celem jest silny wpływ na dekarbonizację sektora rolno-energetycznego. Realizowany jest przez konsorcjum składające się z 14 partnerów z 7 krajów UE oraz Wielkiej Brytanii. Innowacją w projekcie ma być zastosowanie kolorowych modułów fotowoltaicznych celem zmiany widma promieniowania, tak aby wspomagało ono wzrost roślin [4].
Rośnie także skala przedsięwzięć i wielkość instalacji agrowoltaicznych w Europie. Przykładowo instalacja zbudowana w Niemczech (Bawaria) w 2015 roku miała moc 15 kW, następna, z roku 2016 (Baden-Württemberg) 194 kW, a kolejna zrealizowana w 2021 (Rhineland-Palatinate) już 258 kW [5].
Przykładem jak duże mogą być najnowsze instalacje agrowoltaiczne jest projekt realizowany na terenie Austrii w gminie Gabersdorf. Moc zainstalowanych modułów PV to prawie 2 MW. Przedsięwzięcie realizuje firma Next2Sun. Farma PV będzie monitorowana przez 3 lata. W elektrowni zainstalowano moduły typu bifacial w układzie pionowym. Układ ten nie jest przypadkowy. Jest tańszy w realizacji niż układy nadążne. Moduły pokrywają około 1% całego obszaru uprawnego. Więcej o rodzajach systemów montażowych w artykule, który pojawi się w najbliższym czasie „Trendy w Agrowoltaice – systemy montażowe”. Zastosowanie modułów Bi facial pozwala na lepsze wykorzystanie energii słonecznej, gdyż przesuwające się po nieboskłonie Słońce oświetla raz jedną raz drugą ich stronę. Nie występuje tu także problem nadpodaży energii w godzinach południowych, ponieważ instalacja najwięcej energii produkuje rano i po południu. Projekt wspiera region Styria za pomocą odpowiednich regulacji prawnych jak i dotacji finansowych z ekofunduszu prowincji. Celem projektu jest kompleksowe zbadanie i udokumentowanie synergii między pionową instalacją fotowoltaiczną a rolniczą produkcją pierwotną. Eksploatacja zakładu pozostaje w regionie Heiko Hildebrandt. Nie bez znaczenia jest fakt, że całość jest realizowana tylko przez austriackich partnerów.
W publikacji wykorzystano powszechnie dostępne materiały w tym:
1. Raport SolarPower Europe (2023): Agrisolar Best Practices Guidelines Version 2.0., June 2023.
ISBN: 9789464669053.
2. https://www.symbiosyst.eu/about/
5. Agrivoltaics: Opportunities for Agri-culture and the Energy Transition A Guideline for Germany, April 2022, Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE 2022
