Агрофотоелектрика: як сільське господарство та сонячна енергетика формують майбутнє
Всі говорять про агровольтаїку - і небезпідставно. Ця інноваційна технологія поєднує в собі найкраще з обох світів: Виробництво чистої, відновлюваної енергії та обробіток сільськогосподарських земель. Але що саме ховається за терміном "агрофотовольтаїка"? Як саме вона працює і які переваги цього рішення? У цій вичерпній статті ви дізнаєтеся все, що вам потрібно знати про агрівольтаїку - від технічних деталей до економічних та правових умов.
Якщо ви фермер, який прагне більш ефективно використовувати свою землю, або просто хочете дізнатися більше про майбутнє сталого виробництва енергії, залишайтеся з нами - ви будете здивовані можливостями!
Що таке агровольтаїка (agri-PV)?
Агрофотовольтаїка, також відома як agri-PV або агрофотовольтаїка, описує одночасне використання сільськогосподарських земель для виробництва сонячної енергії та сільськогосподарської продукції. Це досягається шляхом встановлення агро-фотоелектричних систем, які розміщують сонячні батареї безпосередньо над сільськогосподарськими угіддями. На відміну від звичайних сонячних електростанцій, які часто блокують великі площі для ексклюзивного використання в якості джерела енергії, Agri-PV пропонує "подвійне використання" землі. Це означає, що на тих самих квадратних метрах можна вирощувати рослини та виробляти енергію.
Спочатку ця концепція може здатися науковою фантастикою, але вже сьогодні вона є реальністю. Численні пілотні проекти по всьому світу показують, що ця технологія працює - і з вражаючими результатами.
Виникнення та розвиток агровольтаїки
Основна ідея агровольтаїки не є абсолютно новою. Перші ідеї про те, як можна інтегрувати сонячні модулі на сільськогосподарських угіддях, щоб максимально ефективно використовувати землю, розглядалися ще в 1980-х роках. Однак на той час технологія ще не була достатньо розвиненою, щоб запропонувати практичні рішення. Минуло кілька десятиліть, перш ніж технологічний прогрес зробив бачення подвійного використання землі реальністю.
За останні десять років технологія Agri-PV зробила величезний стрибок вперед. Перспективні пілотні проекти були реалізовані в таких країнах, як Німеччина, Франція, Японія та США, зокрема, продемонструвавши не тільки можливість, але й економічну життєздатність. Наразі Agri-PV розглядається як одна з найперспективніших технологій для подолання глобальної енергетичної та продовольчої кризи.
Як працює агрофотовольтаїка?
Принцип роботи агровольтаїчних систем насправді досить простий для розуміння. По суті, над сільськогосподарськими угіддями встановлюються сонячні модулі, які або стаціонарно закріплені, або мають гнучку орієнтацію. Модулі розташовуються таким чином, щоб пропускати достатньо світла до рослин, розташованих внизу, і в той же час вловлювати достатню кількість сонячного світла для виробництва електроенергії.
Існують різні варіанти технології Agri-PV:
- Статичні модулі: Вони встановлюються стаціонарно і зазвичай розташовуються на висоті від 2 до 5 метрів над землею. Така висота гарантує, що сільськогосподарська техніка може безперешкодно працювати під модулями.
- Регульовані модулі: Ці модулі можуть підлаштовуватися під сонце та сільськогосподарські потреби. Їх можна контролювати таким чином, щоб вони або виробляли максимум електроенергії, або забезпечували рослинам оптимальне освітлення.
- Напівпрозорі модулі: Ці модулі спеціально розроблені для рівномірного пропускання світла. Вони особливо корисні для рослин, які віддають перевагу півтіні, оскільки блокують лише частину сонячного світла.
Модулями можна керувати за допомогою різних технологій, від простих ручних налаштувань до найсучасніших автоматизованих систем, які працюють на основі погодних умов і циклів сільськогосподарських культур.
Як визначається агровольтаїка?
Різниця між агрофотоелектричними системами та звичайними наземними сонячними системами не завжди очевидна на перший погляд, оскільки обидві технології використовують сонячні модулі на відкритих майданчиках. Щоб уникнути зловживань і плутанини, були розроблені чіткі рекомендації та стандарти, які визначають, що є справжньою агрівольтаїчною системою. Ці визначення викладені в стандарті DIN SPEC 91434, який був розроблений широким консорціумом компаній, фермерів, дослідницьких організацій та асоціацій.
DIN SPEC 91434 містить точні специфікації щодо того, як основне сільськогосподарське використання повинно зберігатися, незважаючи на встановлення сонячних модулів. Основна мета цього стандарту - забезпечити, щоб сільськогосподарське виробництво не просто виконувало функцію алібі для отримання субсидій, але й фактично продовжувалося. Тільки якщо сільськогосподарське виробництво гарантується протягом усього періоду, система вважається справжньою агро-ПВ-системою.
У той час як DIN SPEC 91434 зосереджується в першу чергу на вирощуванні сільськогосподарських культур, у червні 2023 року було опубліковано додатковий стандарт DIN SPEC 91492, який визначає конкретні вимоги до тваринництва в системах агроводопостачання. Це розширення показує, що агровольтаїка є перспективним рішенням не тільки для вирощування рослин, але й для тваринництва. Разом ці два стандарти створюють комплексний набір правил, який забезпечує гармонізацію сільськогосподарського використання та виробництва сонячної енергії.
Дві категорії фотоелектричних систем для сільського господарства
DIN SPEC 91434 розрізняє два основних типи агровольтаїчних систем, які відрізняються за типом вирощування та землекористування:
Категорія 1: Високогірні системи
Ці системи характеризуються надземною конструкцією, в якій сонячні модулі встановлені на стійках, що дозволяють обробляти землю безпосередньо під модулями. Це означає, що сільськогосподарська техніка може працювати під системою без перешкод. Цей тип установки особливо ефективний, оскільки втрати землі мінімальні - частка придатних для використання сільськогосподарських земель, заблокованих конструкціями, не повинна перевищувати 10 відсотків.
Категорія 2: Вирощування між рядами модулів
Тут сонячні модулі встановлюються рядами таким чином, що сільськогосподарські роботи можуть проводитися тільки між рядами модулів. Цей тип систем часто реалізується за допомогою модульних столів або вертикально піднятих систем. Гнучкість цих систем є перевагою, але вони займають більше місця, ніж вертикально підняті системи. Втрати площі в цій категорії можуть становити до 15 відсотків від загальної площі проекту.
Ефективність використання землі
Ще одна важлива вимога DIN SPEC 91434 стосується ефективності використання сільськогосподарських угідь. Для того, щоб гарантувати, що основне сільськогосподарське використання не постраждає від встановлення сонячних систем, після будівництва агровольтаїчної системи на загальній площі проекту повинно генеруватися щонайменше 66 відсотків від еталонної врожайності. Це означає, що продуктивність сільськогосподарських угідь повинна в значній мірі зберігатися навіть після встановлення сонячних модулів.
Ці норми і стандарти гарантують, що агровольтаїка - це не просто технологія виробництва електроенергії, а й сталий розвиток сільського господарства. Вони сприяють збалансованому використанню землі, яка слугує як для виробництва енергії, так і для постачання продовольства.
Захист від зловживань
Ще одним ключовим аспектом стандарту DIN SPEC 91434 є захист від нецільового використання. Його мета - запобігти тому, щоб звичайні наземні фотоелектричні системи не декларувалися як агрівольтаїчні з метою отримання субсидій та грантів. Ці суворі правила гарантують, що тільки ті проекти, які дійсно використовуються в сільськогосподарських цілях, а не просто як привід для отримання фінансових вигод, вважаються агрівольтаїкою.
Таке чітке розмежування і детальні вимоги стандартів DIN SPEC 91434 і DIN SPEC 91492 гарантують, що агровольтаїчні системи роблять реальний внесок у подвійне використання землі і відповідають цілям сталого розвитку в сільському господарстві та виробництві енергії.
Переваги агровольтаїки
Агровольтаїка пропонує безліч переваг, важливих як для фермерів, так і для навколишнього середовища. Давайте розглянемо ключові переваги більш детально:
Подвійне використання землі
Однією з найбільших переваг технології Agri-PV є подвійне використання землі. У багатьох регіонах світу сільськогосподарських земель не вистачає, а конкуренція за земельні ресурси зростає. За допомогою агровольтаїки фермери можуть одночасно виробляти енергію і продовжувати свою традиційну сільськогосподарську діяльність. Особливо в густонаселених регіонах, де кількість сільськогосподарських земель обмежена, подвійне використання є вирішальною перевагою.
Підвищення врожайності в сільському господарстві
Дивовижною перевагою фотоелектричної енергетики є те, що вона може призвести до підвищення врожайності в сільському господарстві. Встановлення сонячних панелей створює певну кількість тіні для посівів, розташованих нижче. Це може бути особливо корисним у спекотному та сонячному кліматі, де рослини часто страждають від інтенсивного сонячного світла. Сонячні панелі захищають рослини від надмірної спеки, одночасно виробляючи енергію. Дослідження показали, що такі рослини, як помідори, ягоди і салат, ростуть під модулями навіть краще, ніж без них. Модулі також можуть забезпечити захист від екстремальних погодних умов, таких як град або сильний дощ.
Внесок у захист клімату
Поєднання сільського господарства та відновлюваної енергетики робить значний внесок у захист клімату. З одного боку, сонячні модулі генерують чисту, відновлювану енергію, що зменшує викиди парникових газів. З іншого боку, сільськогосподарські угіддя залишаються продуктивними, а це означає, що для виробництва енергії не потрібно використовувати додаткові землі. Зменшення ущільнення земель є важливим плюсом з точки зору захисту навколишнього середовища, оскільки сприяє збереженню біорізноманіття та запобігає втраті природних середовищ існування.
Можливі сфери використання та застосування агровольтаїки
Можливі сфери застосування агровольтаїки різноманітні і варіюються від невеликих фермерських господарств до великомасштабних сільськогосподарських підприємств. Технологія може бути використана практично в будь-якому сільськогосподарському середовищі, від виноградників до пасовищ і зернових полів.
Використання в різних культурах
Однією з найбільших переваг агровольтаїчних систем є їх універсальність. Сонячні модулі можуть бути встановлені на різних культурах. Деякі культури, такі як салат, шпинат і ягоди, особливо виграють від частково затінених умов, створених модулями. У теплому кліматі модулі забезпечують бажаний захист від надмірного сонячного світла і допомагають зменшити потребу рослин у воді, оскільки випаровування зменшується завдяки тіні.
Однак системи також можна використовувати для більш витривалих культур, таких як пшениця, кукурудза та соя. Хоча тут менше уваги приділяється захисту від сонця, перевага подвійного використання залишається. У деяких випадках пасовища для великої рогатої худоби можна навіть поєднувати з сонячними модулями.
Приклади застосування по всьому світу
У світі вже існують успішні пілотні проекти, які демонструють переваги агровольтаїки. Існує безліч прикладів, особливо в таких країнах, як Японія, Франція та Німеччина. В Японії рисові поля доповнюють сонячними модулями, а у Франції виноробні використовують технологію для покращення якості винограду. У Німеччині також є багато перспективних підходів, наприклад, проект "AgroPV", в якому ягоди вирощують під сонячними модулями. Ці проекти не тільки показують, що Agri-PV працює, але й є економічно вигідним.
Економічні та правові рамкові умови
Фінансування та варіанти фінансування
Фінансування агровольтаїчної системи може бути складним завданням, оскільки початкові інвестиції є високими. Тим не менш, на державному рівні існує безліч можливостей для фінансування. Багато урядів, особливо в ЄС, пропонують спеціальні субсидії та гранти для будівництва агровольтаїчних систем. Зелений тариф, тобто винагорода за сонячну енергію, що подається в загальну мережу, також є стимулом для інвестування в цю технологію.
Крім того, існують моделі приватного фінансування та співпраці з енергетичними компаніями, які готові інвестувати в такі системи. Для фермерів це може стати додатковим джерелом доходу, оскільки вони можуть не лише продавати свою сільськогосподарську продукцію, а й отримувати прибуток від виробництва енергії.
З жовтня 2021 року діють додаткові вимоги від Федерального мережевого агентства до площ для спеціальних сонячних установок, до яких також відносяться і агрівольтаїки. Ці вимоги регулюють, на яких територіях можуть бути встановлені системи, що субсидуються EEG. Спеціальними сонячними установками вважаються ті, що встановлюються на орних землях, які не є торфовищами, і на яких одночасно вирощуються сільськогосподарські культури на тій самій площі.
Так званий "Сонячний пакет 1", який набув чинності в травні 2024 року, вніс подальші корективи у фінансування EEG. Нові правила передбачають, що агровольтаїчні системи, які підпадають під дію стандарту DIN SPEC 91434, мають право на фінансування за умови, що вони відповідають певним вимогам. Мінімальна висота 2,10 метра застосовується до надземних систем, де можливе вирощування сільськогосподарських культур під модулями. Вертикально встановлені сонячні установки, які відносяться до категорії 2, повинні мати висоту не менше 0,80 метра.
Остаточне роз'яснення щодо того, чи будуть регульовані агровольтаїчні системи з відстеженням, які встановлюються на одному або двох стовпах, також мати право на отримання субсидій EEG, ще не отримано. Наразі Федеральне міністерство економіки працює над відповідною поправкою до Закону про енергетичну промисловість, щоб врахувати ці системи.
Процедура отримання дозволу та правові аспекти
Законодавчі вимоги до будівництва агровольтаїчних систем відрізняються в різних країнах. У багатьох країнах існують спеціальні правила для сонячних установок на сільськогосподарських землях. Важливо дізнатися про місцеві закони та дозвільні процедури перед будівництвом системи. Часто доводиться складати екологічні звіти та виконувати певні вимоги щодо охорони природи. Тим не менш, багато урядів намагаються спростити цей процес, щоб сприяти розвитку технологій.
Виклики та ризики агровольтаїки
Технічні виклики
Хоча агровольтаїка пропонує багато переваг, існують також технічні виклики, які необхідно подолати. Однією з найбільших проблем є інтеграція сонячних модулів у фермерське господарство. Модулі повинні бути розташовані таким чином, щоб вони не заважали роботі на полях. Обслуговування систем також вимагає спеціальних знань, щоб забезпечити оптимальну роботу як сільськогосподарської техніки, так і фотоелектричних систем.
Сприйняття серед фермерів та населення
Ще одним ризиком є сприйняття технології фермерами та населенням. Не всі одразу з ентузіазмом сприймають ідею встановлення сонячних модулів над полями. Деякі фермери побоюються, що модулі вплинуть на ріст їхніх культур або що вони знизять естетичну якість їхніх полів. Серед населення також іноді виникають застереження щодо змін у ландшафті. Просвітницька робота та докази успішних пілотних проектів мають тут вирішальне значення.
Майбутні перспективи та потенціал агровольтаїки
Майбутнє агровольтаїки виглядає багатообіцяючим. Зі зростанням цін на енергоносії, збільшенням попиту на відновлювану енергію та необхідністю більш ефективного використання сільськогосподарських земель, ця технологія відіграватиме все більш важливу роль у найближчі роки. Очікується, що технологія розвиватиметься і надалі та використовуватиметься у все більшій кількості країн та регіонів.
Agri-PV має величезний потенціал, особливо в країнах з жарким кліматом, де сільське господарство сильно страждає від сонячних променів. Однак ця технологія також може відігравати важливу роль у підвищенні стійкості та ефективності сільського господарства в більш холодних регіонах.
Висновок: Агрофотовольтаїка - технологія з майбутнім
Агрівольтаїка - це більше, ніж просто технічний тренд. Вона пропонує реальне вирішення двох найбільш нагальних проблем сучасності: забезпечення продовольства та виробництво чистої енергії. Завдяки подвійному використанню землі, підвищенню врожайності та захисту клімату, Agri-PV може стати ключовою технологією для сталого розвитку. Якщо ви фермер або просто цікавитеся відновлюваною енергією, зараз саме час придивитися до агрофотоелектрики. Майбутнє починається сьогодні!