Niektoré jazyky na tejto stránke môžu byť strojovo preložené a môžu obsahovať chyby. Pomôžte nám ho vylepšiť Prečítajte si anglický originál
Letecký pohľad na rady solárnych panelov na vysokých oceľových podperách nad obilným poľom v Heggelbachu, Nemecko, s lesmi a zelenými kopcami za sebou.
Zelená iniciatíva · Energetické alternatívy

Agrofotovoltaika: slnko nad plodinami

Hektár poľnohospodárskej pôdy môže produkovať obilie alebo elektrinu, ak sa panely umiestnia dostatočne vysoko, dokáže to aj väčšina z nich. Otázka je, ktoré plodiny, kde a za akú cenu.

Tobi Kellner (CC BY-SA 4.0)

Solárne farmy potrebujú pôdu a najlepšia pôda pre solárne elektrárne, otvorená, rovná a slnečná, je často poľnohospodárska pôda. To vytvára tichý konflikt medzi potravinami a energiou. Agrofotovoltaika (nazývaná aj agrofotovoltaika alebo zdieľanie slnečnej energie) sa ju snaží rozpustiť: panely na vysokých podperách alebo v široko od seba vzdialených radoch, s plodinami alebo pastvinami pod nimi a medzi nimi.

Úprimné zhrnutie: ** agrofotovoltaika dokázateľne zvyšuje celkový výnos z jedného hektára, často o 50 až 80%, ale vždy sa vzdáva nejakej elektriny v porovnaní s normálnou solárnou farmou, často sa vzdáva niektorých výnosov plodín v porovnaní s otvoreným poľom a stojí viac na výstavbu ako oboje. Vyhráva tam, kde tieň pomáha plodine, kde je pôda príliš cenná na to, aby sa jej vzdali, alebo kde pravidlá vyžadujú pokračovanie v poľnohospodárstve.

186%Efektívnosť využívania pôdy pri skúške Heggelbach v horúcom lete 2018: 103% výnosu zemiakov plus 83% elektrickej energie solárnej farmy (Fraunhofer ISE, 2019)
asi tretinaMenej slnečného svetla dosiahne plodiny v typickom systéme nad hlavou (Weselek et al., 2019)
14 GWCelosvetová produkcia agrofotovoltickej energie do roku 2021, z toho 12 GW v Číne (Fraunhofer ISE, 2024)
+50%Náklady na elektrickú energiu vysokých vzdušných systémov v porovnaní s bežnou solárnou farmou umiestnenou na zemi v Nemecku (Fraunhofer ISE, 2024)

Čo to je

Existujú tri široké návrhy (Fraunhofer ISE, 2024):

  • Systém na podperách. Panely na ráme vysokom štyri až šesť metrov, takže traktory a kombajny môžu prejsť pod nimi. Najznámejším príkladom je Heggelbach v južnom Nemecku.
  • Medzipriestorové systémy. Rady panelov v normálnej výške so širokými pásmi medzi nimi. Vertikálne, obojstranné (bifaciálne) panely orientované na východ a západ sú jednou verziou: v Eppelborn-Dirmingene v Nemecku vertikálny systém s výkonom 2 MW ponecháva minimálne 90 % pôdy obrábateľnej.
  • Pastovanie a opeľovacie biotopy pod konvenčnými solárnymi farmami. Ovce pod panelmi sú bežné; poľnohospodárska hodnota na hektár je nižšia a niektorí odborníci to vôbec nepočítajú ako agrovoltaiku.
Letecký pohľad na dlhé steny solárnych panelov prebiehajúcich cez zelenú poľnohospodársku pôdu, so širokými pruhmi trávy medzi nimi.
Medzipriestorové systémy: steny vertikálnych obojstranných panelov v Aasen, neďaleko Donaueschingenu v Nemecku, postavené Next2Sun. Traktory opracovávajú široké pásy medzi radmi a panely zachytávajú ranné slnko na jednej strane a popoludňajšie slnko na druhej. Photo: Tobi Kellner, CC BY-SA 4.0

Medzi týmito typmi sa nachádzajú skleníky so slnečnými strechami a panelmi nad sadmi, vinicami a lesnými plodmi (kde môžu nahradiť krupobitie a plastové kryty).

Ako to funguje

Svetlo sa zdieľa, nie zdvojnásobuje. Slnečné svetlo na poli je pevný rozpočet: približne 1000 až 2000 kWh na meter štvorcový ročne vo väčšine poľnohospodárskych regiónov. Panely zachytia časť z nich a zvyšok dostane plodina. Trik je v tom, že mnohé plodiny nemôžu využívať plné letné slnečné svetlo. Fotosyntéza v liste stúpa so svetlom a potom sa zploští v bode nasýtenia svetlom; nad týmto bodom pridáva extra svetlo teplo a vodný stres namiesto rastu. Plodiny odolné voči tieňu, ako je listová zelenina, tráva ďateliny, mnoho druhov ovocia a bobúľ sa nasýtia skoro a strácajú málo, keď sa časť svetla odstráni (Fraunhofer ISE, 2024). Slnko-hladné plodiny ako kukurica alebo pšenica v chladnom roku strácajú viac.

Pomer ekvivalentov pozemkov. Štandardný spôsob, ako posúdiť zdieľané pole je LER = Y_crop,shared / Y_crop,alone + Y_power,shared / Y_power,alone. Jednoducho povedané: pripočítajte podiel normálnej úrody, ktorú stále získate, k podielu elektriny z bežnej solárnej farmy, ktorú dostanete. LER 1,0 znamená, že zdieľanie nie je lepšie ako rozdelenie pozemku na dve časti; 1,6 znamená, že jeden spoločný hektár vykonáva prácu 1,6 samostatných. Modelovanie Dupraz a kolegovia predpovedali 1,35 až 1,73 pre pšenicu a slnečnice v južnom Francúzsku (Dupraz et al., 2011).

Heggelbach pri pohľade zhora: rady tmavých panelov na svetlom ráme nad zlatým obilným poľom, každý rad vrhá dlhý tmavý tieň na vedľajšiu plodinu.
Svetlo je rozdelené, nie zdvojené: zhora panely Heggelbach vrhajú pásy tieňa, ktoré sa pohybujú cez plodinu počas dňa, takže každá rastlina dostane čiastočne slnko a čiastočne tieň. Photo: Tobi Kellner, CC BY-SA 4.0

Tieň mení mikroklímu. Pod panelmi zostáva pôda na jar a v lete chladnejšia, odparuje sa menej vody a v horúcich suchých obdobiach sa plodina môže dať lepšie ako na otvorenom poli (Barron-Gafford et al., 2019; Fraunhofer ISE, 2019). Panely tiež získavajú: vlhký vzduch nad rastlinami ich udržuje o niečo chladnejšie ako panely na holej zemi.

Elektrická energia na hektár klesá. Rady musia byť rozmiestnené pre svetlo a stroje, takže sa zmestí menej panelov. V Heggelbachu bol inštalovaný výkon na hektár asi o 25% nižší ako v prípade konvenčnej solárnej farmy, ale obojstranné panely vysoko nad zemou zachytávali dodatočné odrazené svetlo, takže elektrina na hektár bola 83% z bežnej farmy.

Limity

Teoretické. Slnečné svetlo je zdieľané: každá kilowatthodina svetla, ktorú panely berú, plodina nedostane. Agrofotovoltaika môže poraziť samostatné využívanie pôdy len vtedy, keď plodina nevyužívala všetko svetlo, ktoré dostala (alebo bolo ním poškodené). Pri vysokej hustote panelov sa obe úrody zmenšujú: normálna solárna farma pokrýva oveľa viac pôdy, než môže akákoľvek plodina tolerovať.

Praktické.

  • Výber plodín. V normálnom nemeckom roku stojí nadzemný systém pšenice, zemiakov a zeleru 18 až 19% ich výnosu. To je prijateľné len vtedy, ak to vynahradí príjem z elektriny a úroda zostane nad tým, čo poľnohospodári považujú za predajné (okolo 80%).
  • Náklady na konštrukciu. Vysoké rámy, ktoré sa tiahnu cez kombajn, potrebujú viac ocele a hlbšie základy: Fraunhofer odhaduje 372 € za kWp pre montáž nadzemných systémov oproti 76 € pre pozemné solárne panely (Fraunhofer ISE, 2024).
  • Nerovnomerné svetlo a dážď. Tieň a kvapkacie línie sa pohybujú počas dňa, takže plodiny rastú nerovnomerne a dážď tečie z hrán panelov v líniách, pokiaľ nie je zhromaždený alebo rozptýlený.
  • Práca na farme. Podpery sa dostanú do cesty; v Heggelbachu pásy okolo nich vynechali 8% poľa z produkcie.
  • Pravidlá a krajina. V mnohých krajinách stráca pole pod panelmi svoj poľnohospodársky štatút alebo dotácie, pokiaľ pravidlá nedefinujú, čo sa považuje za skutočné dvojaké použitie, ako to robí nemecká norma DIN SPEC 91434 a špecializované francúzske agrofotovoltaické výberové konania (Fraunhofer ISE, 2024).
Obrazy rastúcich plodín medzi vysokými oceľovými podperami agrofotovoltického systému Heggelbach, s naklonenými panelmi nad hlavou.
Pšenica pod panelmi v Heggelbachu, Nemecko. Photo: Tobi Kellner, CC BY-SA 4.0

Reálne projekty, namerané

ProjektČo to jeČo bolo merané alebo hlásenéZdroj
Heggelbach, Nemecko (od roku 2016)194 kWp obojstranných panelov na 5 m podperách na viac ako tretine hektáru; rady od seba vzdialené 9,5 m; pšenica, zemiaky, zeler, tráva z ďateliny2017: clover −5.3%, other crops −18 to −19%; land use efficiency 160%. 2018 (hot, dry): celeriac +12%, potatoes +11%, wheat +3%, clover −8%; land use efficiency 186%. Light on the crop 30% lower. Electricity 1,266 kWh per kW in the first year and 1,285 kWh per kW in 2018 (249,857 kWh), against a German average of about 950Fraunhofer ISE, 2017; 2019
Biosphere 2 test site, Arizona, Spojené štáty americkéZeleninové plodiny pestované pod panelmi v suchom podnebí, v porovnaní s otvorenými plochami a normálnym solárnym panelomTieň znížil stres sucha u rastlín a zvýšil produkciu potravín pre niektoré plodiny; panely nad rastlinami bežali chladnejšie ako na holej pôdeBarron-Gafford et al., 2019
Gelsdorf, Nemecko (od 2021)258 kWp polopriehľadných panelov nad organickým jabloňovým sadom v porovnaní so sieťami proti krupobitiu a plastovými krytinamiVýskum osvetlenia, ochrany rastlín a akceptácie verejnosťou (výsledky sa ešte nedosiahli)Fraunhofer ISE, 2024
Gobi desert edge, Čína700 MWp nad plantážami bobúľ, tiež určené na spomalenie dezertifikácieUvedená kapacita; neboli zverejnené žiadne nezávislé údaje o plodináchFraunhofer ISE, 2024
Japonsko, “solárne zdieľanie”Viac ako 3000 malých systémov od roku 2013 dotáciePočet nahlásených systémovFraunhofer ISE, 2024

Vynikajú dve ponaučenia. Po prvé, ten istý systém priniesol v jednom roku výsledok 160 % a v nasledujúcom roku 186 %, pretože počasie zmenilo to, čo tieň znamenal pre plodiny: agrofotovoltaiku treba posudzovať v priebehu mnohých ročných období. Po druhé, najväčšie systémy na svete zverejňujú najmenej údajov o plodinách. Najsilnejšie dôkazy stále pochádzajú z niekoľkých výskumných lokalít.

Priehľadný solárny panel: rozdelenie svetla podľa farby

Bežné panely zdieľajú svetlo podľa priestoru: jeden pás poľa je v tieni, ďalší je na slnku. Novšie rodiny panelov sa snažia rozdeliť ich podľa farby. Rastliny rastú na viditeľnom svetle, od fialového pri 400 nanometroch až po tmavo červené pri 700, čo je pásmo, ktoré vedci nazývajú fotosynteticky aktívne žiarenie. Červené svetlo riadi fotosyntézu najúčinnejšie pre každú časticu svetla, ale modré a zelené svetlo sa používa aj (McCree, 1971). Len 43% energie slnečného žiarenia na zemi padá do tohto pásma; asi 5% je ultrafialové a 52% infračervené, ktoré plodiny nemôžu použiť na rast (naša integrácia Referenčné spektrum ASTM G173). Panel, ktorý by odberal len ultrafialové a infračervené žiarenie by v zásade nechal obiliu takmer všetko svetlo, ktoré môže využiť.

V súčasnosti sa skúša päť prístupov, ktoré sú vo veľmi rozdielnych fázach:

  • Polopriehľadné panely s rozmiestnenými bunkami (komerčné). Bežné kremíkové články sú oddelené na skle tak, aby svetlo prechádzalo cez medzery; jablkový sad Gelsdorf v tabuľke vyššie ich používa. Obchod je jednoduchý: elektrina klesá v súlade s plochou, ktorá zostala bez buniek (Traverse et al., 2017). V porovnaní štyroch komerčných typov skleníkov v Európe sa svetlo vo vnútri počas roka znížilo v priemere o 0,8% na každé ďalšie 1% strechy pokrytej panelmi a usporiadanie sever-juh a šachovnicový vzor rozkladajú svetlo rovnomernejšie (Cossu et al., 2018).
  • Farebné, luminiscenčné panely (malé komerčné inštalácie). Farbivo v skle absorbuje časť modrého a zeleného svetla a nasmeruje ho na pásy kremíkových článkov; zvyšok prechádza, čo dáva sklu jeho purpurovú žiaru. V testoch Kalifornskej univerzity v Santa Cruz s komerčným pestovateľom paradajky pod týmito panelmi vykazovali malú zmenu v počte a hmotnosti ich plodov a používali o niečo menej vody (Loik et al., 2017). Výrobca Soliculture uvádza, že prvý komerčný luminiscenčný solárny koncentrátor predstavil v roku 2012 a svoje panely nainštaloval do skleníkov v Spojených štátoch a Kanade (pozri nižšie).Solikultúra).
  • Polopriehľadné organické solárne články (laboratórne a pilotné). Tenké uhlíkové filmy môžu byť naladené tak, aby absorbovali väčšinou hlboko červené a blízke infračervené svetlo. Výskumníci na North Carolina State University pestovali červený listový šalát pod filtrami vyrobenými z troch rôznych organických bunkových materiálov a nenašli žiadny významný rozdiel v čerstvej hmotnosti alebo chlorofylu (Ravishankar et al., 2021). Ich energetický model zistil, že skleníky zastrešené takýmito článkami by mohli vyrobiť viac energie za rok, ako spotrebujú v teplom a miernom podnebí Spojených štátov (Ravishankar et al., 2020). V laboratóriu dosiahla polopriehľadná organická bunka účinnosť 8,8%, pričom prepúšťa 41% viditeľného svetla (Bates et al., 2023). Ako dlho vydržia organické bunky vonku, je stále veľkou otvorenou otázkou (Traverse et al., 2017).
  • Úplne priehľadné panely (laboratórne, prvé okenné výrobky). Tieto absorbujú iba ultrafialové a blízke infračervené svetlo a vyzerajú takmer ako číre sklo. Prvá, v roku 2011, premenila 1,3% slnečného svetla na elektrickú energiu a zároveň prepustila viac ako 65% viditeľného svetla (Lunt and Bulović, 2011). Spoločnosti ako Ubiquitous Energy teraz robia transparentné solárne nátery na okná. Nenašli sme žiadne publikované poľné pokusy plodín pod nimi zatiaľ.
  • Svetlo-pohyblivé filmy, ktoré nevytvárajú elektrinu (komerčné). Kvantové bodové fólie, predávané pre skleníky UbiQD, otočte ultrafialové a modré svetlo na červenú. Červený rímsky šalát pestovaný pod filmami, ktoré emitovali pri 600 a 660 nanometroch, získal o 13% a 9% viac jedlej suchej hmoty ako pod obyčajným filmom (Parrish et al., 2021). Patria sem, pretože rovnaký trik, chytiť farby, ktoré plodina používa najmenej, je to, čo robia luminiscenčné solárne panely.

![Štvorcový list žiariaceho ružového plastu v kovovom ráme, s radmi malých solárnych článkov pozdĺž jeho okrajov a drôty vedúce od neho.](../../../assets/initiatives/luminescent-solar-concentrator-model.jpg “Ako funguje luminiscenčné sklo: farbivo absorbuje niektoré farby a žiari, a list vedie svetlo k solárnym článkom na svojich okrajoch. Toto je pracovný model; skleníkové panely používajú rovnakú myšlienku s väčším množstvom svetla, ktoré prechádza. Foto: Levita.lev, CC BY-SA 3.0)

Iné spoločnosti predávajú sklo pre farmy s vlastnými tvrdeniami. Brite Solar v Grécku ponúka polopriehľadné panely s nanovrstvou, ktorá podľa nich premieňa ultrafialové svetlo na červené svetlo, pričom priehľadnosť sa volí medzi 30% a 80% pre každú plodinu (Brite Solar). Insolight vo Švajčiarsku predáva rastlinný kryt, ktorý podľa nich posiela asi 20% svetla na elektrinu a ponecháva 80% pre rastliny v škôlke s rozlohou 1,6 hektára (Insolight). Sú to vlastné údaje spoločností, nie nezávislé testy.

![Ruka v rukaviciach drží malý štvorec z farebného, priehľadného skla s tuctom drobných okrúhlych solárnych článkov na ňom.](../../../assets/initiatives/organic-solar-cell-lab.jpg “Organický solárny článok vyrobený v laboratóriu: tenký farebný film na skle, ktorý stále prepúšťa svetlo. Foto: Aromaticmoleculessmell, CC BY 3.0)

Čo to znamená. Farebne selektívne panely sú najelegantnejšou myšlienkou v agrofotovoltaike a výsledky plodín sú doteraz povzbudivé: šalát a paradajky rástli pod nimi rovnako dobre ako bez nich, a šalát pod fóliou odrážajúcou svetlo rástol lepšie. Chytiť je elektrina. Panel, ktorý opustí plodinu väčšinu viditeľného svetla musí žiť na ultrafialové a infračervené žiarenie, a dnešné priehľadné a organické bunky premenia len niekoľko percent pod 10% slnečného svetla do energie, zatiaľ čo komerčné kremíkové panely vystúpili z približne 17% na necelých 25% za desať rokov (Fraunhofer ISE, Správa o fotovoltaike, 2026). Nenašli sme žiadne nezávisle publikované náklady na luminiscenčné, organické alebo priehľadné skleníkové panely. Pre pestovateľa je skúškou to, k čomu sa táto stránka stále vracia: jedna sezóna vážených úrody a meranej elektriny pod novým sklom, vedľa identického domu bez neho.

Koľko to stojí

MožnosťNáklady na elektrickú energiuRok a zdroj
Vysoká agrofotovoltická solárna elektráreň (nad 4 m), NemeckoPriemerne cca 0,08 € za kWh (8,15 eurocentov), približne o 50 % viac ako pri solárnych paneloch na zemi2024, Smernica Fraunhofer ISE
Interspace agrovoltaics, NemeckoPriemerne 0,06 € za kWh (6,03 eurocentov), čo je o niečo viac ako pri solárnych paneloch na zemi2024, rovnaký zdroj
Agrofotovoltaika všeobecne0,06 až 0,10 EUR za kWh2024, rovnaký zdroj
Dodatočné náklady na inštaláciu oproti pozemnej solárnej farme, Spojené štáty$0.07 to $0,80 na W (najvyššia pre plodiny pod vysokými konštrukciami)2020, NREL, Horowitz et al.
Solárne elektrárne, Spojené štáty$0.04 to $0,10 za kWhJún 2026, Lazard LCOE+ verzia 19
Benchmark: strešná solárna energia na budoveasi 0,19 USD centrálneNaše Fan Wall model
Komerčné a komunitné strešné solárne systémy, Spojené štáty$0.09 to $0,20 za kWhJune 2026, Lazard

Čo hovorí tabuľka: oproti strešnému referenčnému bodu lokality je agrovoltaika lacná elektrina; oproti bežnej solárnej farme je drahšia. Jeho prípad nie je najlacnejšia kilowatthodina, ale kilowatthodina, ktorá nestojí za zber. Fraunhofer poznamenáva, že farma využívajúca vlastnú energiu namiesto nákupu elektriny za 14 až 16 centov za kWh ušetrí 7 až 9 centov na každú vyrobenú kWh.

![Rady naklonených solárnych panelov na vyvýšených rámoch nad záhonom zelených listnatých rastlín, s univerzitnými budovami za nimi.](../../../assets/initiatives/agrivoltaics-bar-ilan-israel.jpg “Agrofotovoltický výskumný areál na Bar-Ilan University v Izraeli. V horúcom a suchom podnebí môže tieň panelov pomôcť plodine, ako aj vyrobiť energiu. Foto: Kinglir2026, CC BY 4.0)

Kde môže vyhrať a kde nemôže

Môže vyhrať:

  • Horúce, suché a slnečné oblasti, kde tieň a nižšie odparovanie pomáhajú plodinám a znižujú zavlažovanie.
  • Ovocie, bobule, vinič a zelenina, ktoré už potrebujú krupobitie, dažďové kryty alebo tienidlá: panely nahrádzajú náklady, ktoré poľnohospodár aj tak platí.
  • Tieň-tolerantné plodiny a trávnaté plochy, ako je ďatelina trávy, šalát, špenát a mnoho bylín.
  • Miesta, kde je poľnohospodárska pôda chránená a normálna solárna farma by nebola povolená, alebo kde komunity namietajú proti strate polí.
  • Farmy, ktoré využívajú vlastnú energiu pre zavlažovacie čerpadlá, chladiarenské sklady, dojenie, sušenie alebo elektrické stroje.

Nemôže vyhrať:

  • Na najlacnejšej elektrickej energii samotnej. Normálna solárna farma na zemi, ktorú nikto nechce pestovať, bude vždy lacnejšia.
  • So slnkom lačnými plodinami v chladnom, zamračenom podnebí, kde sa každý kúsok svetla počíta pre výnos.
  • Tam, kde musia veľké stroje pracovať voľne, pokiaľ nie je konštrukcia vysoká a široká, čo je presne to, čo ju robí drahou.
  • Tam, kde dotácie alebo pravidlá robia zo solárnej farmy maskovaný podnik. Pasenie niekoľkých oviec pod husto natlačenými panelmi je užitočné, ale nie je to zisk zdieľania pôdy, o ktorom sa táto stránka zaoberá.

![Tri ovce ležiace v dlhej tráve v tieni pod naklonenými solárnymi panelmi na oceľových stĺpoch.](../../../assets/initiatives/agrivoltaics-lanai-sheep.jpg “Ovce na solárnej farme La Ola na ostrove Lanai na Havaji, udržiavajú trávu medzi a pod panelmi. Najbežnejším spôsobom, ako pestovať slnečné miesto je pastva. Foto: Merrill Smith, Ministerstvo energetiky USA, verejná doména)

Čo je dokázané, vierohodné a špekulatívne

Preukázané: že zdieľaná pôda môže dosiahnuť pomer ekvivalentu pôdy vysoko nad 1 (160% a 186% namerané v Heggelbachu); že tieň znižuje výnosy plodín hladných po slnku v normálnych rokoch o približne pätinu pri 30% redukcii svetla; že tieň pomáha niektorým plodinám v horúcich, suchých podmienkach; že vysoké stavby zvyšujú náklady na elektrickú energiu.

Plausible: že agrofotovoltaika zlepšuje odolnosť plodín voči teplu a suchu, keď sa otepľuje klíma (podporované skúškami a modelovaním, ako je simulovaná kukurica v severnom Taliansku, ktorá vydávala viac a stabilnejšie pod panelmi (Amaducci et al., 2018)); že panely môžu nahradiť krupobitie a plastové kryty pri pestovaní ovocia; že len Nemecko má priestor pre približne 1700 GW agrovoltaiky na vhodných plodinách (Fraunhofer ISE, 2024).

Špekulatívne: veľké globálne odhady, ako napríklad “menej ako 1 % ornej pôdy by mohlo kompenzovať celosvetový dopyt po energii” (Adeh et al., 2019), ktoré ignorujú skladovanie, siete a plodiny; dlhodobé účinky na pôdu a ekonomiku poľnohospodárstva počas 25 až 30 rokov; ako plodiny reagujú pri veľmi odlišných geometriách panelov, ktoré neboli testované v teréne.

Sadenice ryže rastúce v zaplavenom poli pod ľahkým rámom solárnych panelov na tenkých oceľových stĺpoch, na japonskom vidieku.
Solárne zdieľanie nad ryžou v Kamisu, Ibaraki, Japonsko. Japan has built more than 3,000 small solar-sharing systems since 2013 (Fraunhofer ISE, 2024). Photo: Σ64, CC BY 3.0

Otvorené výskumné otázky

  • Ktoré plodiny, v akom podnebí, udržiavajú aspoň 80 % svojho výnosu pod 20 až 40 % tieňom počas desiatich ročných období, nie jedného alebo dvoch?
  • Môžu sledovacie panely, ktoré sa otáčajú, aby prepustili svetlo v kritických fázach plodín, poraziť pevné panely natoľko, aby odôvodnili ich náklady?
  • Ako by sa mala dažďová voda z panelov zbierať a rozvádzať tak, aby pomáhala namiesto toho, aby ju erodovala?
  • Koľko skutočne stojí udržiavanie vysokých konštrukcií na pracovných farmách viac ako 30 rokov a aký vplyv majú na poistenie a strojové zariadenia?
  • Ako sa pravidlá počítajú “skutočné” poľnohospodárstvo pod panelmi bez pozvania solárnych fariem v prestrojení?
  • Kto vlastní hodnotu: poľnohospodár, vlastník pôdy alebo energetický developer?

Čo by potreboval pracovný prototyp

Pre nový agrofotovoltický nápad (nová štruktúra, nová stratégia sledovania, nový systém pestovania plodín) znamená pracovný model skutočnú úrodu a skutočné panely, merané oproti referenčnému pozemku bez panelov, aspoň počas jednej celej sezóny.

FázaPrácaČo to dokazujePribližné nákladyČas
0. Projektová štúdiaSimulácia svetla a tieňa v priebehu roka, model plodiny pre zvolenú plodinu, štruktúra a odhad nákladovKonštrukcia udržuje dostatok svetla pre plodiny na papieri$10k to $30k2 až 3 mesiace
1. Test na malom pozemkuNiekoľko kilowattov panelov na replikovanom pozemku s otvoreným referenčným pozemkom; svetelné senzory (PAR), vlhkosť pôdy, výnos pri zbere, meranie elektrickej energieNameraný výnos plodín a elektrina, prvý pomer ekvivalentov pôdy$40k to $120k1 vegetačné obdobie
2. Viacsezónna poľná skúška50 až 200 kW na pracovnom poli s poľnohospodárom, dve alebo viac sezón, odber vzoriek vedený agronómomRočná variabilita, prístup k strojom, akceptácia poľnohospodármi$250k to $600k2 až 3 roky
3. Obchodný pilotPovolenia, pripojenie do siete, certifikácia konštrukcií, poistenie úrodyBankovateľný projektZávisí od veľkosti1 až 2 roky

Fázy 0 až 2 stáli približne $300,000 to $750,000, väčšinou na oceľ a roky agronómie. Toto sú naše odhady, nie citácie.

Široký pás mladých obilnín rastúci medzi dvoma dlhými radmi vzpriamených, obojstranných solárnych panelov pod jasnou modrou oblohou.
Výskumná inštalácia na mieste Foulum Aarhuskej univerzity v Dánsku, postavená v roku 2022 pre projekt Hyperfarm. Merané pokusy ako tento, plodiny a elektrina vedľa seba počas niekoľkých sezón, sú to, čo premení nápad na dôkaz. Photo: Marta Victoria, CC BY-SA 4.0

Koho potrebujeme

  • Agronóm alebo fyziológ plodín Pomáha pri výbere plodín, navrhovaní replikovaných pozemkov a meraní výnosov a kvality.
  • projektant fotovoltických systémov, ktorý je oboznámený s bifaciálnymi a sledovacími systémami a modelovaním tieňov.
  • Structural Engineer pre vysoké, dlhé rozpätie konštrukcie pod vetrom a snehom zaťaženia.
  • Partner pre poľnohospodárov S poľom, strojmi a trpezlivosťou na viacročný pokus.
  • Hydrológ Pre distribúciu dažďovej vody, vlhkosti pôdy a úspory zavlažovania.
  • Poľnohospodársky ekonóm a právnik pre využívanie pôdy na testovanie obchodného prípadu a pravidiel.

Máte lepší nápad?

Možno máte lacnejšiu konštrukciu, systém plodín, ktorý miluje tieň, alebo inteligentnejší spôsob pohybu panelov počas dňa. Niektorí členovia nadácie Local Solar System môžu mať kontakty, ktoré by mohli počuť nápad na silnú energetickú myšlienku. Aby sa myšlienka mohla prezentovať, potrebuje pracovný model v reálnom živote, ktorý skutočne produkuje energiu, ktorá sa meria na prístroji, nie je vyžadovaná. Vítame aj nápady na papieri: ak sú fyzika a čísla pevné, môžeme ich zverejniť tu na webovej stránke. Získať kapitál bez fungujúceho modelu je veľmi ťažké a nemôžeme sľúbiť financovanie, návratnosť alebo uvedenie.

Pre agrofotovoltaiku je najlacnejším meraním, ktoré sa považuje za pracovný model, jedna vegetačná sezóna malého pozemku pod panelmi vedľa identického otvoreného pozemku, so svetelnými senzormi, vážením úrody a meraním elektrickej energie. To dáva prvý nameraný pomer ekvivalentu pôdy. Pošlite ho cez formulár na prispievanie a pozrite sa, ako sa porovná s inými nápadmi v radari nápadov. Súrodenecké prístupy: plávajúce solárne využíva vodné plochy namiesto polí a fotovoltaické strechy umožňujú strechám robiť dve úlohy.

Zdroje

  1. Bratislava : , 2017. Využívanie slnka na výrobu energie a produkciu: agrofotovoltaika zvyšuje efektívnosť využívania pôdy o viac ako 60 percent. Tlačová správa, výsledky prvého roka Heggelbach.
  2. Fraunhofer ISE (2019). Agrofotovoltaika: vysoký výnos zberu v horúcom lete 2018. Tlačová správa .
  3. Šťastný, M. et al. (2024). Agrofotovoltaika: príležitosti pre poľnohospodárstvo a energetickú transformáciu. A guideline for Germany](https://www.ise.fraunhofer.de/content/dam/ise/en/documents/publications/studies/APV-Guideline.pdf), 3. vydanie. František Štúr.
  4. Ďurčanský, A., Sládek, J., Šípoš, M. et al. (2019). Agrofotovoltické systémy: aplikácie, výzvy a príležitosti. Recenzia. Agronomia pre trvalo udržateľný rozvoj 39, 35.
  5. Dubovský, J., Kováč, M., Kovařík, P. et al. (2011). Kombinácia solárnych fotovoltaických panelov a potravinárskych plodín na optimalizáciu využívania pôdy: smerom k novým agrofotovoltickým schémam. Obnoviteľná energia 36(10), 2725-2732.
  6. Ďurčanský, M., Pavao-Zuckerman, M.A., Minor, R.L. et al. (2019). Agrofotovoltaika poskytuje vzájomné výhody v rámci prepojenia potraviny-energia-voda v suchých oblastiach. Nature Sustainability 2, 848-855.
  7. Amaducci, S., Yin, X. a Colauzzi, M. (2018). Agrofotovoltaické systémy na optimalizáciu využívania pôdy na výrobu elektrickej energie. Applied Energy 220, 545-561.
  8. Adeh, E.H., Good, S.P., Calaf, M. a Higgins, C.W. (2019). Solárny fotovoltaický potenciál je najväčší nad ornou pôdou. Scientific Reports 9, 11442.
  9. Horowitz, K., Ramasamy, V., Macknick, J. a Margolis, R. (2020). Kapitálové náklady na fotovoltaické inštalácie s dvojitým použitím: referenčné hodnoty pre pozemné fotovoltické systémy s vegetáciou, pastvinami a plodinami priaznivými pre opeľovače do roku 2020. NREL/TP-6A20-77811.
  10. Lazard (jún 2026). Livelized Cost of Energy+, verzia 19: solárna energia pre verejné služby $40 to $98 za MWh; solárna energia pre komunity a C&I $88 to $197 za MWh.
  11. McCree, K.J. (1971). Akčné spektrum, absorpcia a kvantový výnos fotosyntézy v plodinách. Poľnohospodárska meteorológia 9, 191-216.
  12. ASTM G173-03 referenčné spektrá vzduchovej hmoty 1,5, prostredníctvom Národného laboratória Skalistých hôr (bývalé NREL). Podiely energie podľa pásma sú našou integráciou globálneho nakláňacieho spektra.
  13. Traverse, C.J., Pandey, R., Barr, M.C. a Lunt, R.R. (2017). Vznik vysoko transparentnej fotovoltiky pre distribuované aplikácie. Nature Energy 2, 849-860.
  14. Kovařík, A., Kovařík, M., Kovařík, J. et al. (2018). Posúdenie a porovnanie rozloženia slnečného žiarenia v hlavných komerčných typoch fotovoltaických skleníkov v Európe. Obnoviteľné a udržateľné energetické recenzie 94, 822-834.
  15. Ďurčanský, M., Šťastný, J., Sládek, P. et al. (2017). Solárne fotovoltaické systémy so selektívnou vlnovou dĺžkou: napájanie skleníkov pre rast rastlín na hranici potravín, energie a vody. Earth’s Future 5, 1044-1053.
  16. Ravishankar, E., Charles, M., Xiong, Y. a kol. (2021). Vyvažovanie produkcie plodín a zberu energie v organických solárnych skleníkoch. Cell Reports Physical Science 2, 100381.
  17. Ďurčanský, J., Kovařík, M., Kováčiková, E. et al. (2020). Dosiahnutie čisto nulových energetických skleníkov integráciou polopriehľadných organických solárnych článkov. Joule 4, 490-506.
  18. Bates, M., Malhado, C., Yang, C., Herrera, C.K. a Lunt, R.R. (2023). Vysoko účinná transparentná a polopriehľadná fotovoltika založená na vrstvenom ukladaní. Solárny RRL 7, 2200962.
  19. Lunt, R.R. a Bulović, V. (2011). Transparentné, blízko-infračervené organické fotovoltaické solárne články pre okenné a energeticky úsporné aplikácie. Aplikovaná fyzika 98, 113305.
  20. Parrish, C.H., Hebert, D., Jackson, A. et al. (2021). Optimalizácia spektrálnej kvality pomocou kvantových bodov na zvýšenie výnosu plodín v kontrolovaných prostrediach. Biológia 4, 124.
  21. Fraunhofer ISE (2026). Správa o fotovoltaike, verzia zo 14. júla 2026.
  22. Informácie o spoločnostiach (vlastné vyhlásenia spoločností, nie nezávislé testy): Soliculture; Ubiquitous Energy; UbiQD, UbiGro; Brite Solar; Insolight.
  23. Local Solar System Foundation (2020, model aktualizovaný 2026). The Fan Wall: otvorený model, strešný solárny benchmark.