Výzkumníci a vývojáři projektů po celém světě stále více sledují agrovoltaické instalace s vertikálně orientovanými solárními panely.
Agrovoltaický systém
Agrovoltaika – praxe společného umístění solárních zařízení s ornou půdou – se stále více přijímá po celém světě jako způsob, jak zavést distribuovanou čistou energii, aniž se ohrozí využívání půdy.
Výzkum Oregonské státní univerzity zjistil, že solární a zemědělské společné umístění by mohlo zajistit 20 % celkové výroby elektřiny ve Spojených státech. Rozsáhlá instalace agrovoltaiky by mohla vést k ročnímu snížení emisí oxidu uhličitého o 330 000 tun. A přitom „minimálně“ ovlivnit výnos plodin, uvedli vědci.
Dokument zjistil, že oblast o velikosti Marylandu by byla potřebná, pokud by agrovoltaika měla pokrýt 20 % výroby elektřiny v USA. To je asi 1 % současné zemědělské půdy v USA. V celosvětovém měřítku se odhaduje, že 1 % veškeré zemědělské půdy by mohlo produkovat světové energetické potřeby, pokud by se přeměnilo na solární fotovoltaiku.
Existuje mnoho různých způsobů instalace agrovoltaických polí. Jednou z běžných metod je zvednout pole, aby se pod ním mohla volně pohybovat zemědělská technika nebo dobytek. Dalším trendovým návrhem je orientace fotovoltaických polí vertikálně, přičemž mezi řadami polí jsou ponechány široké otevřené prostory.
Spojené státy
V Somersetu v Kalifornii se na vinici instalovaly vertikální FV solární panely Sunzaun německého designu. Instalátor Sunstall vyvinul zařízení, které se skládalo ze 43 modulů 450 W připojených k mikroinvertoru a dvou baterií.
Minimalistický design využíval otvory v rámech modulů k jednoduchému připevnění ke dvěma hromadám, čímž se vyloučila potřeba těžkého regálového systému. Bifaciální solární moduly produkují energii na obou stranách vertikálně orientovaného pole.
V tradičních systémech navržených s orientací na šířku se kolejnice používané k montáži panelů na regálový systém často řežou tak, aby odpovídaly očekávané velikosti panelu. Pokud se velikost panelu změní poté, co se dokončily všechny ostatní komponenty, může se projekt potýkat se zpožděním. Zatímco jsou kolejnice přepracovány tak, aby odpovídaly aktualizované velikosti panelu. Konstrukce Sunzaun umožňuje snadné přizpůsobení změně velikosti panelu úpravou vzdálenosti mezi každou hromadou. V případě potřeby se také může upravit výška panelů od země.
Německo
Vědci z Lipské univerzity aplikovaných věd se zabývali potenciálním dopadem nasazení vertikálních FV panelů orientovaných na západ a východ v masivním měřítku na německém energetickém trhu. Zjistili, že takové instalace by mohly mít příznivý účinek na stabilizaci sítě v zemi. A zároveň by umožnily větší integraci se zemědělskými činnostmi než běžné pozemní fotovoltaické elektrárny.
Vědci zjistili, že vertikální fotovoltaické systémy mohou posunout solární výnosy do hodin vyšší poptávky po elektřině a větší dodávky elektřiny v zimních měsících, čímž se sníží omezování solární energie.
„Pokud je do modelu energetického systému integrováno úložiště elektřiny o výkonu 1 TW nabíjecího a vybíjecího výkonu a kapacitě 1 TWh, efekt se sníží na úsporu CO2 až 2,1 Mt/rok se 70 % vertikálním směrem východ – západ a 30 % nakloněnými moduly jižním směrem,“ řekli. ,,A konečně, i když se pro některé může zdát nereálné dosáhnout 70 % míry vertikálních elektráren, i nižší míra má příznivý dopad.“
Japonsko
V Japonsku společnost Luxor Solar KK, dceřiná společnost německého výrobce modulů Luxor Solar, postavila vertikální fotovoltaický systém o výkonu 8,3 kW na parkovišti továrny na zpracování rýže, kterou vlastní Eco Rice Niigata.
„Auta se zaparkují mezi vertikální regálové systémy,“ řekl generální ředitel Luxor Solar KK Uwe Liebscher. „Cílem tohoto systému se jeví ukázat odolnost v zimě a dodatečný energetický výnos díky odrazu sněhu.“ Niigata je na druhé straně známá tím, že je oblastí s vysokým sněhem, v zimě s 2 až 3 metry sněhu.
Jižně orientovaný systém obsahuje vlastní heterojunkční solární moduly Luxor Solar. A také montážní systémy od německého specialisty na vertikální fotovoltaiku Next2Sun a invertory od japonské společnosti Omron. Vertikální pole bude dodávat elektřinu do továrny na zpracování rýže vedle systému. Město Nagaoka podpořilo projekt částkou v přepočtu 337 050 Kč.
„Vertikální instalace využívá pouze minimální prostor zemědělské půdy a přitom zachovává více než 85 % světla dopadajícího na plodiny. Což zajišťuje optimální rovnováhu slunečního záření a zemědělství. Což se jeví v Japonsku klíčové,“ řekl. ,,To nám umožňuje budovat agrovoltaické systémy na zemědělské půdě pro užitkové plodiny. Jako je pšenice, brambory nebo rýže, ve velkém měřítku.“
Francie
Ve Francii společnost TotalEnergies a specialista na agrovoltaiku InVivo zprovoznila vertikální FV agrovoltaický demonstrátor o výkonu 111 kW. Společnost TotalEnergies uvedla, že pilotní zařízení má zkoumat dopad solárních panelů na zemědělský výnos. Stejně jako biologickou rozmanitost, ukládání uhlíku a kvalitu vody v místě.
„Jsme přesvědčeni, že synergie vyvinuté mezi výrobou zelené elektřiny, bioplynu a zemědělstvím jsou jednou z odpovědí, jak zaručit naši energetickou a potravinovou nezávislost,“ řekl Thierry Muller, výkonný ředitel TotalEnergies Renouvelables France.
Vertikální FV ve Švédsku
Švédsko
Vědci z Mälardalen University ve Švédsku vyvinuli model výpočetní dynamiky tekutin (CFD), který usnadňuje analýzu mikroklimat ve vertikálních fotovoltaických projektech. CFD simulace se používají k řešení složitých rovnic o proudění pevných látek a plynů skrz tělesa a kolem nich. Ty lze použít k analýze mikroklimat v agrovoltaických systémech.
„Modely agrovoltaických (AV) systémů se stanou často používanými pro nové návrhy AV systémů a také pro rozhodování. Protože můžete analyzovat/předvídat mikroklimatické změny v závislosti na umístění a řešení AV systému,“ řekl výzkumník Sebastian Zainalli.
Studie pozorovala 38 % pokles intenzity slunečního záření v přízemních oblastech zastíněných vertikálními fotovoltaickými moduly.
Klíčové principy agrovoltaické instalace
Národní laboratoř pro obnovitelnou energii Spojených států amerických nabídla pět principů úspěchu v agrovoltaikách, které zahrnovaly:
- Podnebí, půda a podmínky prostředí — Okolní podmínky místa musí být vhodné jak pro solární energii, tak pro požadované plodiny nebo půdní pokryv
- Konfigurace, solární technologie a návrhy — Volba solární technologie, rozvržení lokality a další infrastruktury může ovlivnit vše od toho, kolik světla dopadá na solární panely, až po to, zda traktor v případě potřeby může pod panely vjet. „Tato infrastruktura bude v zemi příštích 25 let, takže ji musíte správně nastavit pro plánované použití. To rozhodne, zda projekt uspěje,“ řekl James McCall, výzkumník NREL pracující na InSPIRE
- Výběr plodin a metody kultivace, návrhy semen a vegetace a přístupy k managementu —Agrovoltaické projekty by měly vybrat plodiny nebo půdní pokryvy, kterým se má dařit pod panely v jejich místním klimatu a které se stanou ziskové na místních trzích
- Kompatibilita a flexibilita – Agrovoltaika se má navrhnout tak, aby vyhovovala konkurenčním potřebám vlastníků solárních zařízení, provozovatelů solárních zařízení a zemědělců nebo vlastníků půdy, aby se mohla provádět efektivní zemědělská činnost
- Spolupráce a partnerství — Pro úspěch jakéhokoli projektu je zásadní komunikace a porozumění mezi skupinami
Zdroj: pv-magazine, Vapol
