A mezőgazdasági környezetben alkalmazott megújuló energia (más néven Agri-PV vagy agrivoltaics) nagyobb ellenőrzést biztosít a gazdálkodók számára jövedelmezőségük és energiajövőjük felett. A működési költségek csökkentése, a terméshozam növelése és az új bevételi források megjelenése csak néhány a napenergia nagy előnyei közül a kereskedelmi gazdálkodás számára.

Az "agriovoltaics" és a "kettős felhasználású gazdálkodás" kifejezések gyakorlatilag szinonimákká váltak. A kettős felhasználású gazdálkodásról akkor beszélünk, amikor emelt szintű fotovoltaikus rendszereket telepítenek a növények fölé, ezt nevezzük közös hasznosításnak. A napelemek hatékonyan kettős feladatot látnak el - ingyenes áramot termelnek, miközben optimális napsütést és árnyékot biztosítanak az alattuk lévő növények számára, csökkentve a hőstresszt és a vízveszteséget.

Kezdjük egy tankönyvi definícióval

A Napenergia-kutató Intézet szerint "A termőföld kettős célú hasznosításra élelmiszertermelésre és villamosenergia-termelésre ígéretes koncepció. Segíthet kielégíteni a világ növekvő élelmiszer- és villamosenergia-igényét a növekvő földhiány ellenére."

Íme néhány fő ok, amiért az AgriPV rendszerek kulcsfontosságúvá  válnak a globális zöld energiára való átállásban.

1. A nap munkába állítása a gazdálkodók számára

Míg a megfelelő dózisú napfény kritikus fontosságú a fotoszintézishez az egészséges növények termesztéséhez, azonban az a képesség, hogy szabályozzuk, mennyi napfényre van szüksége a növények, még fontosabb lehet. Minden növénynek megvan a maga egyedi fénykompenzációs pontja és árnyéktűrő tulajdonsága, az a lehetőség, hogy megfelelő mennyiségű árnyékot vagy fényt biztosítsunk minden egyes növénynek, jelentős hatással lehet a növekedésre és a minőségre. Egy kenyai gazdaságban nemrégiben végzett tanulmány szerint az olyan növények, mint a káposzta, a saláta és a padlizsán egyharmaddal nagyobbak voltak a napelemek alatt, mint a közvetlen napfényben termesztettek, miközben 50% -kal csökkentették a gazdaság energiaköltségeit.

Fontos megjegyezni, hogy nem minden napelemes megoldás képes fény- és árnyékkezelést biztosítani. Mind a növényvédelem, mind a napenergia-termelés legjobb eredményei érdekében a napelem modul kiválasztása különbséget jelenthet. Ennél is fontosabb, hogy az AI-vezérelt napkövetők, folyamatosan módosíthatják a napelemek szögét, hogy egyensúlyba hozzák az adott növénykultúra igényeit és a napenergia-termelést az idő, az időjárás és az évszakok szerint.

Az éghajlatváltozással a szélsőséges időjárási események által okozott terméskárok előfordulása évről évre növekszik. A termények fölé telepített napelemek csökkenthetik a tavaszi fagykár a jégeső, a szél, a záporok és az intenzív közvetlen napfény hatását. Ez különösen előnyös az érzékenyebb növények és a gyümölcsösök számára, ahol a jégeső katasztrofális hatással lehet a hozamra.

Az éghajlatváltozás számos helyen a csapadék csökkenéséért és a súlyos vízhiányért is felelős. A szabályozott részleges árnyékolás, csökkenti a víz elpárolgását és az öntözési igényeket. A tanulmányok azt mutatják, hogy a változtatható dőlésszögű Agri-PV rendszerek egyenletesen tartják a nedvességet a talajban. A száraz területeken minden olyan megoldás, amely javíthatja a talaj nedvességtartalmát, valódi életmentő megoldás.

2. Magasabb és jobb terméshozam

Mivel az Agri-PV képes szabályozni a növényeket befolyásoló változók egy részét, logikusan következik, hogy a terméshozamok javulására számíthatunk. Számos tanulmány már ígéretes statisztikákkal rendelkezik.

Az "Applied Energy" című 2018-as tanulmány 40 éves adatkészletet használt az időjárási viszonyokról Észak-Olaszország egy adott területén, hogy napelemes nyomkövető rendszerrel szimulációt készítsen az Agri-PV rendszerek alatti terméshozamról. Összekapcsolták a hasonló növények ellenőrzési helyének adatait teljes napfényben, azonos időjárási körülmények között. A tanulmány arra a következtetésre jutott, hogy "az átlagos gabonatermés magasabb és stabilabb volt AgriPV körülmények között, mint teljes fényben". Azt is megjegyezték, hogy a kukorica PV (photovoltaic) árnyékában történő termesztésének hatására, ellenállóképessége arányosan nőtt az aszálystresszel, és arra a következtetésre jutottak, hogy az AgriPV rendszerek további előnye a növények éghajlatváltozással szembeni ellenálló képességének növelése.

A világ különböző Agri-PV helyszínein végzett számos tanulmány összefoglalása kiváló hozamjavulásról számol be több növényfajta esetében, paprikafajtáknál 150% -os, cseresznyeparadicsom esetében 90% -os hozamnövekedést jelentettek. Fontos megjegyezni, hogy az Agri-PV rendszer növénytermesztésre gyakorolt pontos hatásai a levegő hőmérsékletétől, nedvességétől, elhelyezkedésétől és egyéb tényezőktől függően változhatnak.

Az Arizonai Egyetem kutatói által végzett tanulmányban arra a következtetésre jutottak, hogy a napelemek árnyékában termesztett növények két-háromszor több gyümölcsöt és zöldséget hozhatnak, kiemelve az almát, körtét, bogyósokat és szőlőt.

3. Hatékonyabb földhasználat

A világ rendelkezésre álló szántóterületeit fenyegeti az éghajlatváltozás és a környezetkárosítás. Az elsivatagosodás elleni küzdelemről szóló ENSZ-egyezmény vezetője, Ibrahim Thiaw 2019-ben így fogalmazott, "A föld mindannyiunkat táplál", a világ termőföldjének 25 százaléka már használhatatlanná vált, veszélyeztetve ezzel mindent, amit eszünk, iszunk és lélegzünk.

Mivel a még létező termékeny földterület egyre kisebb, a gazdálkodóknak megalapozott döntést kell hozniuk arról, hogyan lehet a legjobban hasznosítani legnagyobb értékünket. Az Agri-PV tovább növeli a mezőgazdasági földterületek értékét, és kulcsfontosságú megoldásnak bizonyult a növekvő népesség csökkenő erőforrásokkal történő ellátására.

Miközben a mezőgazdászok napelemes rendszereket telepítenek a növényzet fölé, az állattartók együttműködést köthetnek a szomszédos fotovoltaikus kiserőművek tulajdonosaival, hogy állataik kényelmesen legelhessenek a telephelyek közelében, a napelemes mezők alatt vagy között. Az ilyen együttműködések 75%-kal alacsonyabb fűnyírási, kaszálási költséget jelentettek és bevételt a karbantartásért az állattartók számára (így lehet két bőrt lenyúzni a birkáról).

Mivel a mezőgazdasági területek gyakran nem sík területen helyezkednek el, ezért fontos, hogy olyan napelemes rendszer alépítményt válasszunk, amely képes kezelni az egyenetlen terepet, miközben magas hozamot biztosít.

4. Ingyen energia a mezőgazdasági tevékenységekhez, mely további bevételi forrás

A gazdálkodók a saját napelemes rendszerük által termelt villamos energiát felhasználhatják gazdálkodási tevékenységük működtetésére, csökkentve ezzel az egyre drágább villamosenergia költségeket. Villamosenergiával működő legenergiaigényesebb tevékenységek közé tartozik az öntözés, a fűtés és hűtés, valamint a világítás, ami így jelentős költségmegtakarítást eredményez.

A német Fraunhofer Napenergia-rendszerek ISE intézete arról számol be, hogy 2021-ben 14 GW energiát termeltek kettős felhasználású rendszerekben, ami évente 2 millió háztartás áramellátására elegendő. Szabályozásoktól függően a gazdálkodók visszatáplálhatják a napelemes rendszer által termelt villamos energiát a helyi közműszolgáltatónak, ami további bevételi forrást jelent.

Az EU a kormányok pénzügyi ösztönzőket, támogatásokat nyújtanak a szén-dioxid-termelés csökkentésére és a fenntarthatóság növelésére.

5. A biológiai sokféleség növelése és a szénlábnyom csökkentése

Az Oregon State College kutatói felfedezték, hogy a napelemek alatti területeknek saját mikroklímájuk van. 328% -kal nagyobb a vízhatékonyság és magasabb a talajnedvesség a nyár folyamán. Ez kétszer annyi zöldet eredményezett a modulok alatt, mint a napsütötte területeken. A szezonvégi növények tömegének 90% -os növekedését is tapasztalták a PV panelek alatti területeken.

Más esetekben az AgriPV-t olyan élőhelyek fenntartására használják, amelyek vonzzák a beporzókat, például a lepkéket, méheket, és a rendszer támogatja az AgriPV méhészetet. Ez egy népszerű megoldás, ma már több mint 1 GW ilyen erőmű van telepítve.

A SolarEdge Agri-PV rendszerei a SolarGik nyomkövetőkkel optimalizált megoldások nyújtanak a kettős felhasználású gazdálkodáshoz.

A SolarEdge PV rendszerek maximalizálják mind a termést, mind a napenergia termelést a Module Level Power Electronics (MLPE) alapú technológiával. A SolarEdge Power Optimizers-szel támogatott MLPE technológia lehetővé teszi, hogy minden modul egymástól függetlenül maximális energiaszinten termeljen, függetlenül a modul tájolásától, árnyéktól, szennyeződésektől. Ez kulcsfontosságú az Agri-PV telepítések sikeres üzemeltetéséhez, ugyanis gyakran keletkezik többlet energia a napelem mezők különböző blokkjaiban.