Agrovoltaïek - de praktijk van het plaatsen van zonne-installaties naast landbouwgrond - wordt over de hele wereld steeds vaker toegepast als een manier om gedistribueerde schone energie te introduceren zonder het landgebruik in gevaar te brengen.
Volgens onderzoek van de Oregon State University zou de co-locatie van zonne- en landbouwenergie 20 procent van de totale elektriciteitsopwekking in de Verenigde Staten kunnen opleveren. Volgens de onderzoekers zou de grootschalige installatie van agrivoltaïsche energie kunnen leiden tot een jaarlijkse vermindering van 330 duizend ton COXNUMX-uitstoot met een "minimale" impact op de oogstopbrengsten.
Volgens de studie zou een gebied ter grootte van de staat Maryland nodig zijn voor agrovoltaïsche energie om 20 procent van de elektriciteitsopwekking in de Verenigde Staten te dekken. Dat is ongeveer 13,000 vierkante mijl, of 1 procent van het huidige landbouwareaal in de VS. Op wereldschaal zou naar schatting 1 procent van alle landbouwgrond de energie kunnen produceren die de wereld nodig heeft als deze wordt omgezet in fotovoltaïsche zonne-energie.
Er zijn veel manieren om agrovoltaïsche panelen te installeren. Een van de meest gebruikelijke methoden is om de faciliteit te verhogen om ruimte te maken voor landbouwmachines of vee om er vrij onder te bewegen. Een ander modieus ontwerp is om de fotovoltaïsche panelen verticaal te oriënteren, waardoor er grote open ruimtes tussen de rijen panelen overblijven.
Verenigde Staten
In Somerset, Californië, werden verticale Sunzaun-zonnepanelen van Duits ontwerp geïnstalleerd op een wijngaard. De installateur Sunstall ontwikkelde de installatie, bestaande uit 43 modules van 450 W aangesloten op een micro-omvormer en twee accu's.
Het minimalistische ontwerp maakte gebruik van gaten in de frames van de modules om een eenvoudige bevestiging aan twee stapels te maken, waardoor een zwaar rekkensysteem niet nodig was. Bifaciale zonnepanelen produceren energie aan beide zijden van de verticaal georiënteerde array.
In traditionele systemen die zijn ontworpen met horizontale oriëntatie, worden de rails die worden gebruikt om de panelen op het rekkensysteem te monteren, meestal op maat gesneden om te passen op de beoogde maat van het paneel. Als de paneelgrootte verandert nadat de aanschaf van alle andere componenten is voltooid, kan het project vertraging oplopen terwijl de rails opnieuw worden ontworpen om aan de bijgewerkte paneelgrootte te voldoen. Het Sunzaun-ontwerp maakt het mogelijk om zich gemakkelijk aan te passen aan een verandering in de grootte van het paneel door de afstand tussen elke stapel aan te passen. Indien nodig is het ook mogelijk om de hoogte van de panelen vanaf de grond aan te passen.
Duitsland
Wetenschappers van de Leipzig University of Applied Sciences hebben de potentiële impact bestudeerd van de massale inzet van west-oost georiënteerde verticale fotovoltaïsche systemen op de Duitse energiemarkt. Ze hebben ontdekt dat deze installaties een gunstig effect kunnen hebben op het stabiliseren van het elektriciteitsnet van het land, terwijl ze een grotere integratie met landbouwactiviteiten mogelijk maken dan conventionele fotovoltaïsche installaties op de grond.
De wetenschappers ontdekten dat verticale fotovoltaïsche systemen de zonneprestaties kunnen verschuiven naar de uren met de hoogste elektriciteitsvraag en de meeste elektriciteitsvoorziening in de wintermaanden, waardoor de zonnebeperking wordt verminderd.
”Als een elektriciteitsopslag van 1 TW laad- en ontlaadvermogen en 1 TWh capaciteit wordt geïntegreerd in het energiesysteemmodel, wordt het effect gereduceerd tot een CO2-besparing van maximaal 2.1 Mt/a met 70 procent van de verticale modules georiënteerd vanuit het oosten naar het westen en 30 procent naar het zuiden gericht”, zeiden ze. "Tot slot, hoewel het voor sommigen misschien onrealistisch lijkt om een percentage van 70 procent van de verticale energiecentrales te halen, heeft zelfs een lager tarief een gunstig effect."
Japan
In Japan bouwde Luxor Solar KK, een dochteronderneming van de Duitse modulefabrikant Luxor Solar, een verticaal fotovoltaïsch systeem van 8.3 kW op de parkeerplaats van een rijstverwerkingsfabriek die eigendom is van Eco Rice Niigata.
"De auto's worden tussen de verticale systemen geparkeerd", legt Uwe Liebscher, algemeen directeur van Luxor Solar KK, uit aan PV magazine. “Het doel van dit systeem is om de duurzaamheid in de winter en de extra energieprestatie door de weerkaatsing van de sneeuw te laten zien.” Niigata daarentegen staat bekend als een gebied met een hoge sneeuwbelasting, met tot 2 of 3 meter sneeuw in de winter.”
Het systeem op het zuiden is voorzien van Luxor Solar's eigen heterojunction-zonnemodules, evenals montagesystemen van de Duitse verticale fotovoltaïsche specialist Next2Sun en omvormers van het Japanse Omron. De verticale assemblage zal elektriciteit leveren aan een naast het systeem gelegen rijstverwerkingsfabriek. De stad Nagaoka financierde het project met 2 miljoen yen ($ 14,390).
"Een verticale installatie gebruikt slechts een minimale oppervlakte van de landbouwgrond, terwijl meer dan 85 procent van het licht behouden blijft dat de gewassen bereikt, wat zorgt voor een optimale balans tussen zonne-energie en landbouw, iets cruciaal in Japan", legt hij uit. "Hierdoor kunnen we op grote schaal agrivoltaïsche systemen bouwen op landbouwgrond van openbaar nut, zoals voor tarwe, aardappelen of rijst."
Frankrijk
In Frankrijk hebben TotalEnergies en InVivo, een specialist in agrovoltaïsche energie, een verticale agrivoltaïsche demonstrator van 111 kW gelanceerd. TotalEnergies zei dat de proefinstallatie de impact van zonnepanelen op de landbouwopbrengst zal onderzoeken, evenals de biodiversiteit, koolstofopslag en waterkwaliteit van de site.
"We zijn ervan overtuigd dat de ontwikkelde synergieën tussen de productie van groene stroom, biogas en landbouw een van de antwoorden zijn om onze energie- en voedselonafhankelijkheid te garanderen", zegt Thierry Muller, CEO van TotalEnergies Renouvelables France.
Zweden
Wetenschappers van de Universiteit van Mälardalen (Zweden) hebben een computational fluid dynamics (CFD)-model ontwikkeld dat de analyse van microklimaten in verticale fotovoltaïsche projecten vergemakkelijkt. CFD-simulaties worden gebruikt om complexe vergelijkingen op te lossen over de stroom van vaste stoffen en gassen door en rond lichamen, die kunnen worden gebruikt om microklimaten binnen agrivoltaïsche systemen te analyseren.
"Agrivoltaïsche (AV) systeemmodellen zullen vaak worden gebruikt voor het ontwerp van nieuwe AV-systemen, maar ook voor besluitvorming, aangezien microklimaatveranderingen kunnen worden geanalyseerd/voorspeld op basis van de locatie en oplossing van het AV-systeem", zegt onderzoeker Sebastian Zainalli. vertelde pv magazine.w
De studie observeerde een afname van 38 procent in de intensiteit van zonnestraling in de grondgebieden die overschaduwd werden door de verticale fotovoltaïsche modules.
Basisprincipes
Het Amerikaanse National Renewable Energy Laboratory bood vijf principes voor het succes van agrovoltaïsche energie, waaronder:
Klimaat-, bodem- en milieuomstandigheden: De omgevingsomstandigheden van een plaats moeten geschikt zijn voor zowel zonne-energieopwekking als de gewenste gewassen of vegetatiebedekking.
Configuraties, zonnetechnologieën en ontwerpen: De keuze van zonnetechnologie, de lay-out van de locatie en andere infrastructuren kunnen alles beïnvloeden, van de hoeveelheid licht die de zonnepanelen bereikt tot of een tractor, indien nodig, onder de panelen door kan. “Deze infrastructuur staat de komende 25 jaar op de grond, dus het moet goed worden gedaan voor het beoogde gebruik. Het succes van het project zal ervan afhangen”, zegt James McCall, een NREL-onderzoeker die aan InSPIRE werkt.
Gewasselectie en teeltmethoden, ontwerp van zaden en vegetatie en managementbenaderingen: Agrivoltaïsche projecten moeten gewassen of bodembedekkers selecteren die gedijen onder de panelen in hun lokale klimaat en die winstgevend zijn op lokale markten.
Compatibiliteit en flexibiliteit: Agrovoltaïek moet zo worden ontworpen dat het zich aanpast aan de tegenstrijdige behoeften van eigenaren van zonne-installaties, zonne-energie-exploitanten en boeren of landeigenaren om efficiënte landbouwactiviteiten mogelijk te maken.
Samenwerking en partnerschappen: om elk project succesvol te laten zijn, is communicatie en begrip tussen groepen cruciaal.
Een bron: https://www.pv-magazine-mexico.com