Od czego zależy sukces projektu agrofotowoltaicznego? Jak PV wpływa na erozję gleby?
Naukowcy z uznanego amerykańskiego Narodowego Laboratorium Energetyki Odnawialnej (NREL) od kilku lat badają technologie z obszaru agrofotowoltaiki, czyli połączenia energetyki słonecznej z działalnością rolniczą. NREL zakończył drugą fazą badań i wytypował pięć czynników, które mogą przełożyć się na powodzenie projektu.
Patrycja Rapacka
Przewiduje się, że do 2050 r. instalacje fotowoltaiczne będą wymagały od 16 tys. km2 do ponad 40 tys. km2 ziemi, a część z nich stanowić będą płaskie, słoneczne pola uprawne. Duże instalacje słoneczne mogą trwale wyłączyć grunty z działalności rolniczej. Rozwiązaniem jest agrofotowoltaika.
Agrofotowoltaika - najlepsze praktyki
Naukowcy w ramach projektu InSPIRE zakończyli drugą, trzyletnią fazę badań nad synergią pomiędzy energetyką słoneczną a rolnictwem. Jak informuje NREL, w pierwszej fazie, naukowcy próbowali określić ilościowo korzyści płynące z agrofotowoltaiki oraz kilka wczesnych, najlepszych praktyk. W projekcie przyjęto podejście akceptując każde podwójne wykorzystanie gruntu, które zapewnia korzyści ekologiczne lub rolnicze. Może to oznaczać wypas bydła lub owiec, uprawę zbóż, uprawę roślin rodzimych przyjaznych lokalnym zapylaczom lub świadczenie usług ekosystemowych i odbudowę zdegradowanej gleby.
- Zobacz również: Zbudujesz turbinę wiatrową bez pozwolenia na budowę – opublikowano projekt nowelizacji
Badania terenowe
W drugiej fazie InSPIRE, NREL i dziesiątki organizacji partnerskich przeprowadziły badania terenowe w całych stanach, aby sprawdzić jak projekty agrofotowoltaiki funkcjonują w rzeczywistych warunkach. NREL wskazuje, że w rozwoju tego rodzaju projektów szczególne znaczenie ma partnerstwo. W projekt uwikłane są strony, które mają całkowicie różne interesy – jest to rolnik lub właściciel gruntu oraz deweloper instalacji słonecznej. Kluczowa jest także akceptacja po stronie społeczności lokalnej, jeśli rozwijana jest duża instalacja słoneczna. Badacze zaznaczają również, że agrofotowoltaika nie musi być droższa niż tradycyjna instalacja słoneczna, ale może być bardziej skomplikowana.
Eksperci działający w ramach projektu InSPIRE wytypowali pięć głównych elementów, które mogą przyczynić odpowiedniego rozwoju agrofotowoltaiki.
- Po pierwsze, ważny jest klimat, gleba i warunki środowiskowe - dana lokalizacja musi być odpowiednia zarówno dla produkcji energii słonecznej, jak i dla pożądanych upraw.
- Konfiguracje, technologie słoneczne i projekty - wybór technologii słonecznej, układ terenu i inna infrastruktura mogą mieć wpływ na wszystko, począwszy od tego, ile światła dociera do paneli słonecznych, a skończywszy na tym, czy ciągnik, jeśli jest potrzebny, może przejechać pod panelami. Projektując instalacje słoneczna trzeba mieć na uwadze możliwości technologii rolniczej.
- Wybór roślinności i metod upraw oraz metody zarządzania - w ocenie ekspertów należy wybierać uprawy lub rośliny, które będą się dobrze rozwijać pod panelami w lokalnym klimacie i które są opłacalne na lokalnych rynkach. To, co sprawdzi się w USA, niekoniecznie będzie efektywnie rosnąć np. w Europie.
- Kompatybilność i elastyczność - projekty agrarne powinny być zaprojektowane w taki sposób, aby uwzględniać konkurencyjne potrzeby właścicieli instalacji słonecznych, operatorów instalacji słonecznych oraz rolników i właścicieli gruntów, co pozwoli na efektywną działalność rolniczą.
- Współpraca i partnerstwo - dla powodzenia każdego projektu kluczowa jest komunikacja i zrozumienie między grupami.
Erozja gleby i gromadzenie wody
Ponadto, projekt towarzyszący InSPIRE, Photovoltaic Stormwater Management Research and Testing (PV-SMaRT), bada wpływ instalacji słonecznych na gromadzenie się i przemieszczanie wody w krajobrazie. Obecnie wiele lokalnych przepisów traktuje instalacje solarne podobnie jak parkingi pod względem spływu wody, wymagając od projektów solarnych zainstalowania dużych zbiorników odwadniających i innej infrastruktury do przechwytywania wody spływającej z paneli. Jednakże gleba i roślinność pod tymi panelami może wchłonąć znacznie więcej wody niż powierzchnia utwardzona i może odgrywać ważną rolę w ograniczaniu erozji gleb. W ramach projektu PV-SMaRT, NREL prowadzi badania terenowe w pięciu miejscach w kraju, aby zmierzyć, w jaki sposób woda spływa z instalacji słonecznych, w tym jak techniki budowlane i roślinność mogą wpływać na spływ wody.
InSPIRE jest największym, najdłużej trwającym i najbardziej wszechstronnym projektem badawczym w dziedzinie agrofotowoltaiki na świecie. W trzeciej rundzie badań w latach 2022-2024 InSPIRE koncentruje się na rozszerzeniu społeczności badawczej. Działania te obejmują współpracę z AgriSolar Clearinghouse, aby wspierać właścicieli gruntów i rolników zainteresowanych wdrożeniem agrofotowoltaiki. W tym roku naukowcy z InSPIRE rozpoczęli obserwowanie wszystkich projektów agrofotowoltaicznych w całych Stanach Zjednoczonych.
Ogród do badań
W czerwcu 2022 roku InSPIRE dodało 29 projekt do badań. We współpracy z innymi ekspertami zajmującymi się badaniami nad energetyką słoneczną, zespół InSPIRE stworzył półhektarowy ogród pod zestawem paneli słonecznych na głównym kampusie NREL w Golden w Kolorado. Naukowcy mają za zadanie zbadać, jak rośliny takie jak pomidory, papryka, jarmuż oraz rodzime trawy i kwiaty, rosną pod panelami na wyjałowionej ziemi.
Źródło: NREL
