Agrovoltaics - sú venja að setja sólarorkuvirki við hlið ræktunarlands - er oftar tekin upp um allan heim sem leið til að innleiða dreifða hreina orku án þess að skerða landnotkun.
Samkvæmt rannsóknum frá Oregon State University gæti samstaða sólarorku og landbúnaðarorku veitt 20 prósent af heildar raforkuframleiðslu í Bandaríkjunum. Að sögn vísindamannanna gæti stórfelld uppsetning landbúnaðarvirkjunar leitt til árlegrar minnkunar um 330 þúsund tonna koltvísýringslosun með „lágmarks“ áhrifum á uppskeru.
Samkvæmt rannsókninni þyrfti svæði á stærð við Maryland fylki til að raforkuvökvi næði yfir 20 prósent af raforkuframleiðslu í Bandaríkjunum. Það eru um 13,000 ferkílómetrar, eða 1 prósent af núverandi landbúnaðarsvæði Bandaríkjanna. Á heimsvísu er áætlað að 1 prósent af öllu ræktuðu landi gæti framleitt þá orku sem heimurinn þarfnast ef það er breytt í sólarljós.
Það eru margar leiðir til að setja upp agrovoltaic spjöld. Ein algengasta aðferðin er að lyfta aðstöðunni til að gera pláss fyrir landbúnaðartæki eða búfé til að hreyfa sig frjálst undir. Önnur smart hönnun er að stilla ljósvökvaplöturnar lóðrétt og skilja eftir víð opin rými á milli raða af spjöldum.
Bandaríkin
Í Somerset, Kaliforníu, voru þýsk hönnuð Sunzaun lóðrétt sólarplötur sett upp á víngarð. Uppsetningaraðilinn Sunstall þróaði uppsetninguna, sem samanstendur af 43 450 W einingum tengdum örinverter og tveimur rafhlöðum.
Minimalíska hönnunin notaði göt í ramma eininganna til að gera einfalda festingu við tvo staura, sem kom í veg fyrir þörf fyrir þungt hillukerfi. Tvíhliða sólareiningar framleiða orku á báðum hliðum lóðrétta fylkisins.
Í hefðbundnum kerfum sem eru hönnuð með láréttri stefnu, eru teinarnir sem notaðir eru til að festa spjöldin á hillukerfið venjulega skorin til að passa við fyrirhugaða stærð spjaldsins. Ef spjaldstærðin breytist eftir að öflun allra annarra íhluta hefur verið lokið, gæti verkefnið orðið fyrir töfum á meðan teinarnir eru endurhannaðir til að mæta uppfærðri spjaldstærð. Sunzaun hönnunin gerir kleift að laga sig auðveldlega að breytingu á stærð spjaldsins með því að stilla fjarlægðina á milli hvers stafla. Einnig er hægt að stilla hæð spjaldanna frá jörðu ef þarf.
Þýskaland
Vísindamenn frá Leipzig háskólanum í hagnýtum vísindum hafa rannsakað hugsanleg áhrif stórfelldrar dreifingar á vestur-austur stefnu lóðrétta ljósvakakerfis á þýska orkumarkaðinn. Þeir hafa komist að því að þessar mannvirki gætu haft jákvæð áhrif til að koma á stöðugleika í netkerfi landsins, en leyfa um leið meiri samþættingu við landbúnaðarstarfsemi en hefðbundnar ljósavirkjanir á jörðu niðri.
Vísindamennirnir komust að því að lóðrétt ljósvakakerfi geta fært sólarafköst í átt að þeim tímum sem mest raforkueftirspurn er og mest raforkuframboð yfir vetrarmánuðina og þar með dregið úr takmörkun sólarorku.
„Ef raforkugeymsla upp á 1 TW af hleðslu- og losunarafli og 1 TWst af afkastagetu er felld inn í orkukerfislíkanið minnka áhrifin í CO2 sparnað upp á allt að 2.1 Mt/a með 70 prósent af lóðréttum einingum beint úr austri. til vesturs og 30 prósent hallast til suðurs,“ sögðu þeir. „Að lokum, þó að það kunni að virðast óraunhæft fyrir suma að ná 70% hlutfalli lóðréttra virkjana, hefur jafnvel lægra hlutfall jákvæð áhrif.
Japan
Í Japan byggði Luxor Solar KK, dótturfyrirtæki þýska einingaframleiðandans Luxor Solar, 8.3 kW lóðrétt ljósvakakerfi á bílastæði hrísgrjónavinnsluverksmiðju í eigu Eco Rice Niigata.
„Bílunum verður lagt á milli lóðréttu kerfanna““ sagði Uwe Liebscher, framkvæmdastjóri Luxor Solar KK, við tímaritið PV. "Markmiðið með þessu kerfi er að sýna endingu yfir vetrartímann og auka orkuafköst vegna endurspeglunar snjósins." Niigata er aftur á móti þekkt fyrir að vera mikið snjóhleðslusvæði, með allt að 2 eða 3 metra af snjó á veturna.“
Kerfið sem snýr í suður er með eigin heterojunction sólareiningum frá Luxor Solar, auk uppsetningarkerfa frá þýska lóðrétta ljósvakasérfræðingnum Next2Sun og invertara frá japanska Omron. Lóðrétta samsetningin mun veita rafmagni til hrísgrjónavinnsluverksmiðju sem staðsett er við hliðina á kerfinu. Borgin Nagaoka fjármagnaði verkefnið með 2 milljónum jena ($14,390).
„Lóðrétt uppsetning notar aðeins lágmarksrými ræktunarlandsins, en viðheldur meira en 85 prósent af ljósinu sem berst til uppskerunnar, sem tryggir ákjósanlegt jafnvægi milli sólarorku og landbúnaðar, eitthvað sem skiptir sköpum í Japan,“ útskýrir hann. „Þetta gerir okkur kleift að byggja landbúnaðarkerfi á ræktunarlandi almennings, svo sem fyrir hveiti, kartöflur eða hrísgrjón, í stórum stíl.
Frakkland
Í Frakklandi hafa TotalEnergies og InVivo, sérfræðingur í agrovoltaics, sett á markað 111 kW lóðrétta agrivoltaics sýnikennslutæki. TotalEnergies sagði að tilraunauppsetningin muni rannsaka áhrif sólarrafhlöðu á afrakstur landbúnaðar, svo og líffræðilegan fjölbreytileika, kolefnisgeymslu og vatnsgæði staðarins.
„Við erum sannfærð um að samlegðaráhrif sem myndast á milli grænnar raforkuframleiðslu, lífgass og landbúnaðar séu eitt af svörunum til að tryggja orku- og matvælasjálfstæði okkar,“ sagði Thierry Muller, forstjóri TotalEnergies Renouvelables France.
Svíþjóð
Vísindamenn frá háskólanum í Mälardalen (Svíþjóð) hafa þróað CFD líkan (comutational fluid dynamics) sem auðveldar greiningu á örloftslagi í lóðréttum ljósvökvaverkefnum. CFD eftirlíkingar eru notaðar til að leysa flóknar jöfnur um flæði fastra efna og lofttegunda í gegnum og í kringum líkama, sem hægt er að nota til að greina örloftslag innan landbúnaðarkerfa.
„Agrivoltaic (AV) kerfislíkön verða oft notuð við hönnun nýrra AV-kerfa, svo og til ákvarðanatöku, þar sem hægt er að greina/spá fyrir um örloftslagsbreytingar út frá staðsetningu og lausn AV-kerfisins,“ vísindamaður Sebastian Zainalli sagði pv magazine.w
Rannsóknin sá 38 prósent lækkun á styrk sólargeislunar á jörðu niðri sem eru skyggð af lóðréttum ljósaeindunum.
Helstu meginreglur
The US National Renewable Energy Laboratory bauð upp á fimm meginreglur fyrir velgengni raforkuvirkja, þar á meðal:
Loftslag, jarðvegur og umhverfisaðstæður: Umhverfisaðstæður staðar verða að henta bæði sólarorkumyndun og æskilegri ræktun eða gróðurþekju.
Stillingar, sólartækni og hönnun: Val á sólartækni, skipulag lóðar og annarra innviða getur haft áhrif á allt frá því magni ljóss sem berst til sólarrafhlöðunnar til þess hvort dráttarvél, ef þörf krefur, geti farið undir plöturnar. „Þessi innviði verður á jörðu niðri næstu 25 árin, þannig að það verður að gera það rétt fyrir fyrirhugaða notkun. Árangur verkefnisins mun ráðast af því,“ segir James McCall, NREL vísindamaður sem vinnur að InSPIRE.
Uppskeruval og ræktunaraðferðir, fræ- og gróðurhönnun, og stjórnunaraðferðir: Landbúnaðarverkefni ættu að velja ræktun eða jörðu sem dafna undir plötunum í staðbundnu loftslagi og sem eru arðbær á staðbundnum mörkuðum.
Samhæfni og sveigjanleiki: Agrovoltaics verður að vera hannað á þann hátt að aðlagast misvísandi þörfum eigenda sólarorkuvirkja, sólarorkuveitenda og bænda eða landeigenda til að gera hagkvæma landbúnaðarstarfsemi kleift.
Samvinna og samstarf: Til að verkefni nái árangri eru samskipti og skilningur á milli hópa mikilvægur.
Heimild: https://www.pv-magazine-mexico.com