Агровольтаика — практика размещения солнечных установок рядом с сельскохозяйственными угодьями — все чаще применяется во всем мире как способ внедрения распределенной чистой энергии без ущерба для землепользования.
Согласно исследованию Орегонского государственного университета, совместное размещение солнечной и сельскохозяйственной энергии может обеспечить 20 процентов от общего объема производства электроэнергии в Соединенных Штатах. По мнению исследователей, масштабная установка агровольтаики может привести к ежегодному сокращению выбросов углекислого газа на 330 тысяч тонн при «минимальном» влиянии на урожайность сельскохозяйственных культур.
Согласно исследованию, для агроэлектростанции потребуется площадь размером с штат Мэриленд, чтобы покрыть 20 процентов производства электроэнергии в Соединенных Штатах. Это около 13,000 1 квадратных миль, или 1 процент нынешних сельскохозяйственных площадей США. По оценкам, в глобальном масштабе XNUMX процент всех сельскохозяйственных угодий мог бы производить энергию, необходимую миру, если бы он был преобразован в солнечную фотоэлектрическую энергию.
Существует множество способов установки агроэлектрических панелей. Одним из наиболее распространенных методов является поднятие объекта, чтобы освободить место для сельскохозяйственного оборудования или домашнего скота, чтобы они могли свободно перемещаться под ним. Еще один модный дизайн — ориентировать фотоэлектрические панели вертикально, оставляя широкие открытые пространства между рядами панелей.
США
В Сомерсете, штат Калифорния, на винограднике были установлены вертикальные солнечные панели Sunzaun немецкой разработки. Монтажник Sunstall разработал установку, состоящую из 43 модулей по 450 Вт, соединенных с микроинвертором и двумя батареями.
В минималистском дизайне использовались отверстия в рамах модулей для простого крепления к двум сваям, что избавляло от необходимости в тяжелой системе стеллажей. Двусторонние солнечные модули производят энергию с обеих сторон вертикально ориентированного массива.
В традиционных системах, спроектированных с горизонтальной ориентацией, направляющие, используемые для крепления панелей на стеллажной системе, обычно обрезаются в соответствии с предполагаемым размером панели. Если размер панели изменится после завершения закупки всех других компонентов, проект может столкнуться с задержками, пока перепроектируются направляющие, чтобы соответствовать обновленному размеру панели. Конструкция Sunzaun позволяет легко адаптироваться к изменению размера панели, регулируя расстояние между каждой стопкой. При необходимости также можно отрегулировать высоту панелей от земли.
Германия
Ученые из Лейпцигского университета прикладных наук изучили потенциальное влияние массового развертывания вертикальных фотоэлектрических систем, ориентированных с запада на восток, на энергетический рынок Германии. Они обнаружили, что эти установки могут оказать благотворное влияние на стабилизацию энергосистемы страны, обеспечивая при этом большую интеграцию с сельскохозяйственной деятельностью, чем обычные наземные фотоэлектрические установки.
Ученые обнаружили, что вертикальные фотоэлектрические системы могут смещать солнечную производительность в часы наибольшего спроса на электроэнергию и наибольшую поставку электроэнергии в зимние месяцы, тем самым уменьшая ограничение солнечной активности.
«Если в модель энергосистемы интегрировать аккумулирование электроэнергии мощностью 1 ТВт мощности зарядки и разрядки и мощностью 1 ТВт-ч, эффект сводится к экономии CO2 до 2.1 млн т/год при 70% вертикальных модулей, ориентированных с востока. на запад и 30 процентов на юг», — сказали они. «Наконец, хотя некоторым может показаться нереальным достижение скорости 70 процентов вертикальных электростанций, даже более низкая скорость оказывает благотворное влияние».
Япония
В Японии Luxor Solar KK, дочерняя компания немецкого производителя модулей Luxor Solar, построила вертикальную фотоэлектрическую систему мощностью 8.3 кВт на стоянке завода по переработке риса, принадлежащего Eco Rice Niigata.
«Автомобили будут припаркованы между вертикальными системами», — пояснил журналу PV Уве Либшер, управляющий директор Luxor Solar KK. «Цель этой системы — продемонстрировать долговечность зимой и дополнительную энергоэффективность за счет отражения снега». Ниигата, с другой стороны, известен как район с высокой снеговой нагрузкой, зимой выпадает до 2-3 метров снега».
Система, ориентированная на юг, оснащена собственными солнечными модулями с гетеропереходом Luxor Solar, а также монтажными системами от немецкого специалиста по вертикальной фотоэлектрической энергии Next2Sun и инверторами от японской Omron. Вертикальная сборка будет снабжать электроэнергией завод по переработке риса, расположенный рядом с системой. Город Нагаока профинансировал проект в размере 2 миллионов иен (14,390 XNUMX долларов США).
«Вертикальная установка использует минимальное пространство сельскохозяйственных угодий, сохраняя при этом более 85 процентов света, попадающего на урожай, что обеспечивает оптимальный баланс между солнечной энергией и сельским хозяйством, что очень важно для Японии», — объясняет он. «Это позволяет нам строить агроэлектрические системы на сельскохозяйственных угодьях общего пользования, таких как пшеница, картофель или рис, в больших масштабах».
Франция
Во Франции компании TotalEnergies и InVivo, специализирующиеся на агроэлектроэнергетике, запустили вертикальный демонстрационный агроэлектрический агрегат мощностью 111 кВт. TotalEnergies заявила, что пилотная установка будет исследовать влияние солнечных батарей на урожайность сельскохозяйственных культур, а также на биоразнообразие, накопление углерода и качество воды на участке.
«Мы убеждены, что синергия, возникающая между экологически чистым производством электроэнергии, биогазом и сельским хозяйством, является одним из ответов, гарантирующих нашу энергетическую и продовольственную независимость», — сказал Тьерри Мюллер, генеральный директор TotalEnergies Renouvelables France.
Швеция
Ученые из Университета Мелардален (Швеция) разработали модель вычислительной гидродинамики (CFD), которая облегчает анализ микроклимата в вертикальных фотоэлектрических проектах. Моделирование CFD используется для решения сложных уравнений о потоках твердых тел и газов через тела и вокруг них, которые можно использовать для анализа микроклимата в агроэлектрических системах.
«Модели агроэлектрических (AV) систем будут часто использоваться для проектирования новых AV-систем, а также для принятия решений, поскольку микроклиматические изменения можно анализировать/предсказывать на основе местоположения и решения AV-системы», — исследователь Себастьян Зайналли. рассказал журналу pv.w
В ходе исследования наблюдалось 38-процентное снижение интенсивности солнечного излучения на участках земли, затененных вертикальными фотоэлектрическими модулями.
Ключевые принципы
Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии США предложила пять принципов успеха агровольтаики, в том числе:
Климат, почва и условия окружающей среды. Условия окружающей среды должны подходить как для получения солнечной энергии, так и для желаемых культур или растительного покрова.
Конфигурации, солнечные технологии и конструкции. Выбор солнечной технологии, планировка участка и другие инфраструктуры могут влиять на все: от количества света, попадающего на солнечные панели, до того, сможет ли трактор при необходимости пройти под панелями. «Эта инфраструктура будет находиться на земле в течение следующих 25 лет, поэтому она должна быть сделана правильно для предполагаемого использования. От этого будет зависеть успех проекта», — говорит Джеймс МакКолл, исследователь NREL, работающий над InSPIRE.
Выбор культур и методы выращивания, дизайн семян и вегетации, а также подходы к управлению: Агроэлектрические проекты должны выбирать культуры или почвопокровные растения, которые процветают под панелями в местном климате и приносят прибыль на местных рынках.
Совместимость и гибкость. Агроэлектроэнергетика должна быть спроектирована таким образом, чтобы адаптироваться к конфликтующим потребностям владельцев солнечных установок, операторов солнечных батарей и фермеров или землевладельцев, чтобы обеспечить эффективную сельскохозяйственную деятельность.
Сотрудничество и партнерство. Для успеха любого проекта крайне важно общение и взаимопонимание между группами.
