התרחבות האנרגיה הסולארית בספרד ובחלק גדול מאירופה עוררה דילמה משמעותית: כיצד להמשיך להתקין פאנלים פוטו-וולטאיים מבלי להרוס אדמות חקלאיותבשטחים עם שפע קרקעות זמינות, כמו במדינות גדולות מחוץ לאיחוד האירופי, הסכסוך פחות, אבל במדינה חקלאית עם קרקע מוגבלת כמו ספרד, כל דונם חשוב.
בשנים האחרונות, אגרוולטאיקה הפכה בהדרגה לנושא דיון בדיונים טכניים, בכנסים בתעשייה ובתוכניות סיוע ציבוריות כגון דרך ריאליסטית ליישב בין חקלאות לייצור פוטו-וולטאילמגמה זו מתווספות טכנולוגיות חדשות של פאנלים שקופים למחצה ועיצובים ספציפיים לגידולים, המבקשים למזער הצללה מבלי להתפשר על ייצור חשמל תחרותי.
מהי אנרגיה אגרוולטאית ומדוע היא כה מעניינת את אזורי הכפר הספרדי?
כשאנחנו מדברים על אגרוולטאיקה, אנחנו מתייחסים למערכות ש... הם משלבים פעילות חקלאית וייצור אנרגיה סולארית על אותו משטח ב חוות סולאריותזה לא רק עניין של הנחת פאנלים על גבי האדמה, אלא עניין של תכנון מבנים, צפיפויות וסוגי פאנלים המאפשרים לצמח לקבל את האור, המים והאוורור שהוא צריך כדי לייצר כרגיל, או אפילו טוב יותר.
בהקשר של יעדי אקלים תובעניים יותר ויותר - האיחוד האירופי שואף שחלק משמעותי מהחשמל שלו יגיע מאנרגיה מתחדשת כדי להשיג ניטרליות פחמן עד אמצע המאה - אנרגיה פוטו-וולטאית הפכה למרכיב מרכזי. הירידה החדה במחיר הפאנלים, שמקורה בעיקר בייצור יתר באסיה, אפשרה את פריסתם הנרחבת, אך גם הגבירה את הלחץ על... אדמות חקלאיות, בעלי חיים ויער.
לפיכך, אגרוולטאיקה מתחילה להיתפס כמעין "נקודת מפגש" בין שני עולמות שעד לאחרונה נתפסו כמתנגשים: ביטחון תזונתי ומעבר האנרגיההניסיון בספרד מראים כי כאשר מתוכננים היטב, התקנת פאנלים יכולה להגן על גידולים מפני עודף קרינה, לסייע בחיסכון במים ולספק מקור הכנסה נוסף לחקלאים.
יתר על כן, באזורים עם עומס מים גובר וגלי חום תכופים יותר, טכנולוגיה זו מוערכת כ... כלי הסתגלות לשינויי אקליםמעבר לתפקידו בהפחתת פליטות.
האתגר הטכני העיקרי: הצל על הגידולים
המכשול העיקרי למערכות פוטו-וולטאיות קונבנציונליות בתחום קל להבנה: הפאנלים מטילים צל, ולא כל הגידולים סובלים אותו באותה מידה.אם הצמח מקבל פחות קרינה מהצורך שלו, יכולת הפוטוסינתזה שלו יורדת, ועמה גם התפוקה שלו.
ניסויי המתח החקלאיים הראשונים התמקדו בהתאמת הגובה, המרווח והנטייה של הפאנלים ליצירת צל חלקי, וכן בבחירת גידולים עמידים יחסית לתנאי אור מסוננים. בנוסף, החלו להיבדק פאנלים דו-צדדיים, המסוגלים לרתום אור המוחזר מהקרקע, אם כי זה לא פתר לחלוטין את הדילמה בין ייצור סולארי וגישה לאור עבור היבול.
המפתח הוא למצוא א לאזן היכן שלצמחים יש מספיק אור לפוטוסינתזה, בעוד שהמערכת הפוטו-וולטאית שומרת על תשואה סבירה על ההשקעה. כאן נכנס לתמונה פיתוח של חומרים ועיצובים ספציפיים, כגון פאנלים שקופים למחצה או פאנלים בעלי אורך גל סלקטיבי.
מספר מחקרים מסכימים על סף הנחיות: רוב הגידולים דורשים כ-60% העברת אור שימושית כדי לשמור על ביצועיו הרגילים. מתחת לערך זה, אובדן הביצועים מרקיע שחקים; מעליו, שילוב עם אנרגיה פוטו-וולטאית מבטיח יותר.
ההצעה מאוניברסיטת חאן: פאנלים שקופים למחצה מסוג RearCPVbif
בהקשר זה, צוות מ אוניברסיטת Jaen הציגה פתרון המבקש לטפל בבעיה מתכנון הפאנל עצמו. הצעתם מבוססת על דור חדש של מודולים פוטו-וולטאיים שקופים למחצה המסוגלים לייצר חשמל תוך מתן אפשרות לאור הדרוש לגידולים לעבור דרכו.
המחקר, שפורסם בפלטפורמה המדעית Science Direct, מנתח את הטכנולוגיה משני פרמטרים בסיסיים: העברה ממוצעת של האור הנראה ו העברה פוטוסינתטית ממוצעתבפועל, אינדיקטורים אלה מודדים איזה אחוז מהקרינה המועילה לצמחים מגיעה לצד השני של הפאנל, לאחר שעברה דרך החומר והתאים הסולאריים.
החדשנות המוצגת מגולמת במערכת בשם RearCPVbif (מרכז אחורי פוטו-וולטאי דו-פאציאלי)טכנולוגיה זו משתייכת למשפחת פאנלים פוטו-וולטאיים שקופים למחצה (STPV), אך עם גישה ייחודית משלה. בניגוד לפתרונות אחרים שפשוט יוצרים פערים או מפחיתים את צפיפות התאים, טכנולוגיה זו משלבת מרכזים אופטיים בחלק האחורי של המודול.
במילים פשוטות, האור שאינו משמש ישירות בחזית הפאנל מופנה לחלק האחורי של התאים הדו-פאציאליים, מה שמגדיל את ייצור החשמל מבלי לפגוע בשקיפות. החוקרים מדגישים כי העיצוב שלהם הוא משיג שקיפות אופטית של כ-60%., ערך התואם את מחזור הפוטוסינתזה של רוב גידולי הגננות.
שקיפות, יעילות וטמפרטורה: האיזון העדין
קו המחקר של אוניברסיטת חאן שונה מגישות "שקופות" אחרות שהתעשייה העריכה בשנים האחרונות. מצד אחד, ישנם פאנלים שאינם סלקטיביים באורך גל, אשר הם בולעים חלק גדול מספקטרום האור השמש. הם מפחיתים את צבע החומר או מוסיפים פערים בין תאים כדי להגביר את השקיפות. הבעיה היא ששקיפות זו לרוב אינה מספקת עבור הגידולים.
בקצה השני נמצאים הפאנלים הסלקטיביים, אשר הם סופגים באופן מעדיף קרינה אולטרה סגולה וקרינה אינפרא-אדומה קרובהזה מאפשר לחלק גדול יותר של אור נראה לעבור דרכו, וזה מה שצמחים זקוקים לו ביותר. פתרונות מסוג זה מציעים בסיס מתאים יותר לאגרי-וולטאיקה, אם כי הפריסה התעשייתית שלהם עדיין נמצאת בפיתוח.
הצעת RearCPVbif מבוססת בדיוק על היגיון סלקטיבי זה, אך מוסיפה את השימוש במקדמי אופטיקה אחוריים כדי למקסם את האנרגיה הזמינה מבלי להחשיך את סביבת הגידולים. על פי הצוות בראשות החוקרים אלוורו ורלה-אלבסטה ואדוארדו פרננדס, טכנולוגיית STPV הנוכחית אינה מנוצלת מספיק והוא יכול לבצע ביצועים טובים בהרבה ביישומים חקלאיים בשילוב עם סוג זה של רכז.
היבט נוסף שהמחברים לקחו בחשבון בקפידה הוא ההתנהגות התרמית של המערכת. אחת הדאגות הנפוצות בעת התקנת גגות פוטו-וולטאיים מעל גידולים היא הסיכון ליצירת... אפקט חממה לא רצוישינוי המיקרו-אקלים מתחת לפאנלים. בבדיקות שבוצעו, טמפרטורת התא נותרה מתחת ל-70 מעלות צלזיוס, נקודת ייחוס חשובה למניעת השפעות שליליות על הסביבה הקרובה.
סוגים אלה של מגבלות טמפרטורה תורמים לביצועי מבנים אגרוולטאיים אל יהפכו לגגות שלוכדים חום באופן מוגזם, משהו רגיש במיוחד באזורים שכבר חמים ויש בהם זמינות מים מועטה.
מהמעבדה לשדה: ניסויים על גידולים אמיתיים ודגש על גננות אינטנסיבית
אחת מיתרונותיה של פיתוח זה היא ש זה כבר עורר עניין מצד חברות וארגונים בתחוםהחוקרים אישרו קשרים עם גופים שונים כדי להאיץ הן את ההרחבה התעשייתית של המודולים והן את שילובם בפעילות בעולם האמיתי.
מפת הדרכים כוללת כעת קמפיינים ניסיוניים בגידולים מסחריים, שבהם ייבחן לא רק ייצור חשמל, אלא גם פרמטרים אגרונומיים מרכזיים: יבול, איכות מוצר, צורכי השקיה, טמפרטורת קרקע ולחות, בין היתר. המטרה היא להשיג נתונים מוצקים שיאפשרו להתאים את העיצוב לצרכים הספציפיים של כל גידול ואזור.
אזורים כמו אלמריהאזורים אלה, המאופיינים בגננות חממה אינטנסיבית ובפריסה פוטו-וולטאית גוברת, מתגלים כתרחישים אידיאליים לסוג זה של טכנולוגיה. שם, הדו-קיום של שטחים גדולים של שדות חקלאיים מפלסטיק ושדות סולאריים פותח את הדלת למודלים היברידיים שבהם חלקים מהגגות או המבנים יכולים למלא פונקציות כפולות.
אם הניסויים יאשרו את התוצאות הראשוניות, אגרוולטאיקה עם פאנלים שקופים למחצה עשויה להפוך לכלי מכריע עבור מה שנקרא "ים הפלסטיק" מתקיים לצד "ים הפאנלים" של ממש.מבלי לסכן את הייצור הגנני.
חוויות ונתונים בספרד: ממורסיה ועד לכרמים ומטעי הזיתים
מעבר למחקר חומרים, ספרד מתחילה לצבור ניסיון בשטח המדגים כי אנרגיה אגרוולטאית יכולה לעבוד בתנאים אמיתיים. אחד האזורים שבהם נעשית ההתקדמות הרבה ביותר הוא אזור מורסיה, עם חקלאות טכנולוגית ביותר ויותר מ-3.300 שעות שמש בשנה.
באוניברסיטת מורסיה ובמרכזי מחקר שונים הוצגו תוצאות המצביעות על יתרונות אגרונומיים וכלכליים כאחד. במהלך כנסים ייעודיים, איגוד הפוטו-וולטאי הספרדי (UNEF) איחד חוקרים, סוכנויות ממשלתיות וחברות כדי לנתח כיצד מודלים אלה... הם מספקים הכנסה נוספת לחקלאי. מבלי לאלץ אותו לנטוש את עיסוקו העיקרי.
ניסויים שבוצעו בגידולים יבשים, כמו גם בכרמים ובמטעי זיתים, מראים כי מיקום אסטרטגי של פאנלים יכול להפחית את אידוי-התזה עד 30%כדי לשלוט טוב יותר באובדן מים מהקרקע ולהגן על גידולים מפני אפיזודות של חום קיצוני. כל זאת מבלי להפחית, ואף לשפר, את היבולים בתנאי עקה אקלימיים מסוימים.
בכרמי פיילוט, לדוגמה, שולבו פאנלים מבלי לפגוע בייצור הענבים או באיכות היין, תוך השגת שמירת לחות גדולה יותר בקרקעבמטעי זיתים, מחקרים מסוימים מדווחים על עלייה של כ-5% בייצור, בנוסף לתגובה טובה יותר של היבול לתנאי מזג אוויר קשים, דבר המפתח לאזורים התלויים מאוד במטעי זיתים.
במקביל, הממשל המרכזי עובד על קריטריונים ספציפיים כדי להבטיח שבפרויקטים אלה, פעילות חקלאית נותרה בראש סדר העדיפויות ותואמת את המדיניות החקלאית הממשלתית (CAP)ודאות משפטית זו חיונית כדי לעודד קואופרטיבים וחקלאים בודדים להשקיע בפתרונות אגרוולטאיים מבלי לחשוש מאובדן סיוע אירופי.
מורסיה כמעבדה: פרויקטים אגרוולטאיים בחממות ובחלקות ניסוי
הממשלה האזורית של מורסיה נקטה צעד נוסף על ידי קידום מפורש של אנרגיה אגרוולטאית ככלי לייעול השימוש בקרקע חקלאיתמשרד הסביבה, האוניברסיטאות, המחקר ומאר מנור הדגיש את הפוטנציאל של טכנולוגיה זו בקהילה עם קרינת שמש גבוהה וחקלאות מושקית מפותחת מאוד.
המכון המורסיאני למחקר ופיתוח חקלאי וסביבתי (IMIDA) מרכז מספר פרויקטים חלוציים. אחד מהם, הממוקם בלה אלברקה, מתמקד ב... גננות חממההתוצאות הראשוניות מצביעות על עלייה בתפוקה, שלפי הניסויים, בין 20% ל-60%, בהתאם לגידול ולתכנון המתקן.
הפאנלים לא רק מספקים אנרגיה לפעולה, אלא גם הם מפחיתים את עומס החום והקרינה על צמחים.זה פותח את הדלת להחדרת גידולים שבעבר היו קשים לגידול באקלים חצי צחיח. צל חלקי מסייע למתן את קפיצות הטמפרטורה ולנצל טוב יותר את המים הזמינים.
פרויקט בולט נוסף הוא זה שנקרא PS אגרוולטאיקה, המותקן במרכז ההדגמה וההעברה החקלאי אל מיראדור (CDTA) בסן חאבייר. זוהי תשתית ניסיונית של כ-36 קילוואט המשלבת עוקבים סולאריים, מודולים אטומים ופאנלים שקופים למחצה, יחד עם אזור בקרה ללא התקנה פוטו-וולטאית.
תצורה זו מאפשרת ניטור מפורט של פרמטרים סביבתיים וייצוריים, ומאפשרת השוואה של האופן שבו גובה, כיוון, סוג פאנל וצפיפות מבנה משפיעים על המיקרו-אקלים וביצועי היבול. הנתונים שנוצרים משמשים כמקור עבור לתכנן מערכות הניתנות לשחזור עבור חוות אחרות במורסיה ובאזורים עם תנאים דומים.
תמיכה מוסדית וסיוע ציבורי לפרויקטים אגרוולטאיים
פריסת אגרו-וולטאיקה בספרד אינה ניתנת להסבר אך ורק על ידי עניין טכני או אגרונומי: לסיוע הציבורי תפקיד חשוב כדי להאיץ השקעות ולהפחית את הסיכון עבור חקלאים. המכון לגיוון וחיסכון באנרגיה (IDAE) השיק מספר קולות קוראים ספציפיים לפרויקטים חדשניים של אנרגיה מתחדשת.
באחד מקווי המימון האחרונים שהוקצו לאנרגיות מתחדשות חדשניות, ה-IDAE הקצתה 148,5 מיליון יורו ל-199 פרויקטיםרבים מפרויקטים אלה קשורים לפתרונות אגרו-וולטאיים עם אגירת אנרגיה. מתוך נתון זה, כ-77,1 מיליון יורו מרוכזים ב-62 פרויקטים הקשורים ישירות לגידולי עצים וגננות חקלאיים.
במקביל, הוקצו יותר מ-87 מיליון יורו לקבוצה של 73 יוזמות המשלבות אגרוולטאיקה ופוטו-וולטאיקה צפהעם קיבולת מותקנת העולה על 160 מגה-וואט-וואט ויותר מ-180 מגה-וואט-וואט של אחסון נלווה, השקעות אלו, הממומנות ברובן באמצעות קרנות תוכנית ההבראה האירופית, נועדו להדגים את הכדאיות הטכנית והכלכלית של מודלים היברידיים של שימוש בקרקע ובמים.
קואופרטיבים חקלאיים מדגישים כי אנרגיה אגרוולטאית יכולה לתפקד כ תוספת הכנסה לחקלאים עם הכנסות נמוכות או פנסיות נמוכותראוי לזכור שאנרגיה פוטו-וולטאית כבר מילאה תפקיד מייצב עבור אנשי מקצוע רבים בסוף שנות ה-2000. כעת, ההקשר של מחירי אנרגיה תנודתיים ולחצי אקלים הופך פתרונות אלה לאטרקטיביים שוב.
המשרד למעבר אקולוגי והאתגר הדמוגרפי (MITECO) מתעקש כי הפריסה חייבת להתבצע תוך הבטחת עליונות הפעילות החקלאית ו... הבטחת תאימות רגולטורית עם המדיניות הפלסטיות האזרחית (CAP)קו עבודה זה, יחד עם פיתוח מפות לאומיות של יוזמות ומדריכים טכניים, שואף לספק ודאות לאלו השוקלים לעשות את הקפיצה לאגרי-וולטאיקה.
יתרונות מדידים: מים, מיקרו-אקלים ומודלים כלכליים כפריים חדשים
נתונים מניסויים בספרד ובסביבות דומות אחרות מצביעים על מספר יתרונות חוזרים. אחד המצוטטים בתדירות הגבוהה ביותר הוא ניהול מים משופרהצל החלקי שנוצר על ידי הפאנלים מפחית את האידוי והדיות, ולכן, את כמות המים שצמחים מאבדים עקב חום וקרינה.
במערכות השקיה, מערכות פוטו-וולטאיות צפה המותקנות על רפסודות מציעות גם יתרונות נוספים: על ידי כיסוי חלקי של פני השטח, זה מפחית אידוי ומסייע בבקרת צמיחת אצות.אלו הן בעיות נפוצות באקלים חם. במקביל, האנרגיה המופקת באתר מאפשרת חשמול של משאבות ומערכות השקיה יעילות יותר.
מנקודת מבט אקלימית, השילוב של צל ואוורור מתחת למבנים פוטו-וולטאיים תורמים ל כדי להקל על גלי חום קיצונייםזה רלוונטי במיוחד בתרחיש של קיצים ארוכים ויבשים יותר ויותר. בגידולים מסוימים, חוקרים הבחינו בשכיחות נמוכה יותר של עקת חום וביצועים יציבים יותר במהלך גלי חום.
כל זה מתורגם להזדמנויות כלכליות עבור אזורים כפריים. אנרגיה אגרוולטאית לא רק מייצרת חשמל שניתן להשתמש בו לצריכה עצמית או למכור אותו לרשת החשמל, אלא גם זה פותח דלת למודלים עסקיים חדשים ולשיתוף פעולה בין חקלאים לחברות אנרגיה.באזורים הנמצאים בסיכון לנטישה חקלאית, פרויקטים מסוג זה נתפסים כדרך לשמר פעילות ותעסוקה.
מנכ"ל UNEF התעקש כי "אין דיכוטומיה בין חקלאות לאנרגיה פוטו-וולטאית" אם ייעוד הקרקע מתוכנן כראוי, וציין כי רוב הקרקעות החקלאיות ימשיכו להיות מוקדשות אך ורק לייצור מזון. האתגר, לדעתו, טמון בניצול המרב של האחוז הקטן המוקצה לאגרי-וולטאיקה. לשמש כדוגמה לדו-קיום בין שני השימושים.
פיתוח האגרו-וולטאיקה בספרד ובמדינות אירופאיות אחרות מתחיל להדגים כי הבחירה בין פאנלים סולאריים לגידולים אינה בלתי נמנעת: בעזרת טכנולוגיות כמו פאנלים שקופים למחצה מדגם RearCPVbif, ניסויים אגרונומיים מתוכננים היטב ומסגרת של סיוע ותקנות הנותנת עדיפות לפעילות חקלאית, זה אפשרי. לייצר אנרגיה נקייה ומזון באותה אדמה, לשפר את החוסן לשינויי האקלים ולהציע מקור הכנסה חדש לאזורים כפריים מבלי לוותר על תפקידו החיוני בשרשרת המזון.
