Bu sitedeki bazı diller makine çevirisi olabilir ve hatalar içerebilir. İyileştirmesine yardım et İngilizce orijinali okuyun
Almanya'nın Heggelbach kentinde, ormanlar ve yeşil tepelerin arkasındaki bir tahıl tarlasının üzerinde yüksek çelik destekler üzerine kurulan güneş panellerinin havadan görüntüsü.
Yeşil Girişim · Enerji alternatifleri

Agrovoltaik: ekinler üzerinde güneş

Bir hektar tarım arazisinde buğday yetiştirilebilir ya da elektrik üretilebilir. panelleri yeterince yüksekte yükseltin ve her ikisini de büyük ölçüde yapabilir. soru hangi ekinlerin, nerede ve ne kadara yetiştirilmesidir.

Tobi Kellner (CC BY-SA 4.0)

Güneş çiftlikleri araziye ihtiyaç duyar ve güneş için en iyi arazi, açık, düz ve güneşli, çoğu zaman tarım alanı olur. Bu da gıda ve enerji arasında sessiz bir çatışmaya yol açıyor. Agrivoltaics (aynı zamanda agrofotovoltaik veya güneş paylaşımı olarak da adlandırılır) bunu çözmeye çalışır: yüksek destekler üzerindeki paneller veya geniş aralıklarla sıralanmış, altlarında ve aralarında ekinler veya otlaklar.

Dürüst bir özet: **agrovoltaik, bir hektarın toplam üretimini çoğunlukla %50 ila %80 oranında artırdığı kanıtlanmıştır, ancak normal bir güneş çiftliğine kıyasla her zaman biraz elektrik kaybeder, açık bir alana kıyasla genellikle bazı ekin verimlerini kaybeder ve inşa etmek için ikisinden de daha fazla para ister. Gölge ekinlere yardım ettiği, arazinin vazgeçilecek kadar değerli olduğu veya kuralların tarımın devamını gerektirdiği yerlerde kazanır. **

186%2018'in sıcak yaz aylarında Heggelbach deneyiminde arazi kullanım verimliliği: patates üretiminin %103'ü artı bir güneş çiftliğinin elektriğinin %83'ü (Fraunhofer ISE, 2019)
yaklaşık üçte biriTipik bir üst sistemde ekinlere daha az güneş ışığı ulaşır (Weselek et al., 2019)
14 GW2021 yılına kadar dünya çapında tarımsal fotovoltaik kapasitesinin, Çin'de 12 GW (Fraunhofer ISE, 2024)
+50%Almanya'da normal bir yerde monte edilmiş güneş çiftliğine karşı yüksek üst düzey sistemlerin elektrik maliyeti (Fraunhofer ISE, 2024)

Nedir bu?

Üç geniş tasarımı vardır (Fraunhofer ISE, 2024):

  • Aşırı (stülly) sistemler. Çerçeve üzerindeki paneller dört ila altı metre yüksekliktedir, bu yüzden traktörler ve hasat makineleri alttan geçebilir. En çok incelenen örnek güney Almanya’daki Heggelbach’tır.
  • Interspace systems. Aralarında geniş çiftlik şeritleri olan normal yükseklikte panellerin sıraları. Doğu ve batıya bakan dikey, iki taraflı (iki yüzlü) paneller bir versiyondur: Almanya’daki Eppelborn-Dirmingen’de 2 MW dikey sistem en az %90 tarım arazisini bırakır.
  • Konvansiyonel güneş çiftlikleri altında otlatma ve polen taşıyıcıları yaşam alanı. Paneller altındaki koyunlar yaygındır; hektar başına tarım değeri daha düşüktür, ve bazı uzmanlar bunu hiçbir şekilde agrovoltaik olarak saymazlar.
Aerial view of long walls of vertical solar panels running across green farmland, with wide stripes of grass between them.
Bir uzay arası sistem: Almanya'nın Donaueschingen yakınlarındaki Aasen'de Next2Sun tarafından inşa edilen dikey iki taraflı panellerden oluşan duvarlar. Traktörler sıralar arasındaki geniş şeritleri işleyip, panellerin bir yüzünde sabah güneşi diğer yüzünde ise öğleden sonra güneş ışığı yakalıyor. Fotoğraf: Tobi Kellner, CC BY-SA 4.0

Bu tipler arasında yer alan seralar, meyve bahçeleri, üzüm bağları ve meyveler üzerinde güneş çatılarıyla ve panelleriyle (buzdağı ağları ve plastik kaplamaları değiştirebilirler).

Nasıl çalışıyor?

Işık paylaşılır, ikiye katlanmaz. Bir tarlada güneş ışığı sabit bir bütçedir: çoğu tarım bölgesinde metrekare başına yılda yaklaşık 1.000 ila 2.000 kWh. Paneller ışığın bir kısmını kesiyor ve ekin geri kalanını alıyor. Hile, pek çok ekin yaz güneşini tam olarak kullanamaz. Bir yapraktaki fotosentez ışıkla yükselir ve sonra ışık doygunluk noktasında düzleşir; bunun üstünde, ek ışık büyüme yerine sıcaklık ve su stresini artırır. Yapraklı sebzeler, çam otu, birçok meyve ve meyva gibi gölgeye dayanıklı ekinler erken doygunlaşır ve ışığın bir kısmı alındığında az şey kaybeder (Fraunhofer ISE, 2024). Soğuk bir yılda mısır veya buğday gibi güneşe aç ekinler daha fazla zarar görüyor.

Toprak eşdeğer oranı. Bir paylaşılan alanı değerlendirmenin standart yolu LER = Y_crop,shared / Y_crop,alone + Y_power,shared / Y_power,alone’dur. Basit bir ifadeyle: Normal hasattan elde ettiğiniz pay, normal güneş çiftliğinden elde ettiğiniz elektriğin payına ekleniyor. 1,0’lık bir LER paylaşmanın araziyi ikiye bölmekten daha iyi olmadığı anlamına gelir; 1,6 ise paylaşılan bir hektarın 1,6 ayrı hektarın yaptığı işi yaptığı anlamına gelir. Dupraz ve meslektaşları tarafından yapılan modelleme, güney Fransa’da buğday ve güneş için 1.35 ile 1.73 arasında tahmin etti (Dupraz et al., 2011).

Heggelbach yukarıdan görülüyor: altın renkli tahıl tarlasının üzerindeki aydınlık bir çerçeve üzerinde koyu renkli panellerin sıraları, her satır yanındaki ekin üzerine uzun bir karanlık gölge bırakıyor.
Işık paylaşılır, çiftleştirilmez: yukarıdan, Heggelbach panelleri gün boyunca ekin üzerinde hareket eden gölge çizgileri yapar, böylece her bitki kısmen güneş ve kısmen gölge alır. Fotoğraf: Tobi Kellner, CC BY-SA 4.0

Gölge mikroklimayı değiştirir. Paneller altında toprak bahar ve yaz aylarında daha soğuk kalır, daha az su buharlaşır ve sıcak, kuru dönemlerde ekin açık alanda olduğundan daha iyi yapabilir (Barron-Gafford et al., 2019; Fraunhofer ISE, 2019). Paneller de kazanç sağlar: bitkilerin üzerindeki nemli hava onları çıplak toprak üzerindeki panellerden biraz daha soğuk tutar.

Hektare başına elektrik tüketimi düşer. Işık ve makineler için sıralar arasına mesafe konmalı, böylece daha az panel yerleştirilebilir. Heggelbach’da hektar başına kurulu kapasite, geleneksel bir güneş çiftliğinden yaklaşık %25 daha düşüktü, ancak iki taraflı paneller yerden yüksekten ekstra yansıtılmış ışığı yakaladı, bu yüzden hektar başına elektrik normal bir çiftliğin %83’ü idi.

Sınırlar

Teoretik. Güneş ışığı paylaşılır: panellerin aldığı her kilovat-saat ışık, ekinlere ulaşmıyor. Agrovoltaik, ekin aldığı tüm ışığı kullanmadığında (veya zarar gördüğü zaman) yalnızca ayrı bir arazi kullanımını yenebilir. Yüksek panel yoğunluğunda her iki ürün de küçülür: normal bir güneş çiftliği herhangi bir ekin tolere edebileceğinden çok daha fazla alanı kaplar.

Pratik.

  • Ekin seçimi. Normal bir Alman yılında, üst düzey sistemler buğday, patates ve soğan üretiminin %18 ila %19’una mal oluyor. Bu durum, ancak elektrik gelirleri bunu karşılar ve hasat çiftçilerin pazarlanabilir olarak gördükleri değerin üzerinde kalırsa (yaklaşık %80) kabul edilebilir.
  • Yapı maliyetleri. Bir hasat makinesi boyunca uzanan uzun çerçeveler daha fazla çelik ve daha derin temellere ihtiyaç duyar: Fraunhofer, yerüstü güneş enerjisi için 76 € karşısında üst düzey sistemlerin monte edilmesi için kWp başına 372 € tahmin eder (Fraunhofer ISE, 2024).
  • Eşit olmayan ışık ve yağmur. Gölge ve damla çizgileri gün boyunca hareket eder, bu yüzden ekinler eşitsiz büyür ve yağmur toplanmadığı veya yayılmadığı takdirde panellerin kenarlarından çizgilerde akar.
  • Çiftlik çalışması. Destekler yoluna girer; Heggelbach’ta etraflarındaki şeritler tarlanın %8’ini üretimden çıkardı.
  • Kurallar ve toprak. Birçok ülkede, paneller altındaki bir alan, Almanya’nın DIN SPEC 91434 standardı ve Fransa’nın özel tarımsal fotovoltaik ihaleleri gibi gerçek çift kullanım olarak sayılmadığı sürece tarımsal statüsünü veya sübvansiyonlarını kaybeder (Fraunhofer ISE, 2024).
Heggelbach tarımsal fotovoltaik sisteminin yüksek çelik destekleri arasında yetişen ekinler, baş üstünde eğik panellerle.
Buğday, Heggelbach, Almanya'da panellerin altında. Fotoğraf: Tobi Kellner, CC BY-SA 4.0

Gerçek projeler, ölçülmüş

ProjeNedir bu?Ne ölçüldü veya rapor edildiKaynak
Heggelbach, Almanya (2016’dan beri)5 m’lik destekler üzerinde iki taraflı panellerden oluşan 194 kWp bir hektarın üçte birinden fazla; sıralar 9,5 m arayla; buğday, patates, soğan, soğan otu2017: tikan -5,3%, diğer ekinler -18 ila -19%; arazi kullanım verimliliği 160%. 2018 (sıcak, kuru): celeriac +12%, patates +11%, buğday +3%, tikan -8%; arazi kullanım verimliliği 186%. ekin üzerindeki ışık %30 daha düşük. elektrik ilk yıl kW başına 1,266 kWh ve 2018 yılında kW başına 1,285 kWh (249,857 kWh), Alman ortalamasına karşı yaklaşık 950Fraunhofer ISE, 2017; 2019
Biyosfer 2 test sahası, Arizona, ABDAçık arazi ve normal bir güneş paneli dizisi ile karşılaştırıldığında, kuru iklimde paneller altında yetiştirilen sebze ekinleriGölge bitkilerin kuraklık stresini azaltmış ve bazı ekinler için gıda üretimini artırmıştır; bitkilerin üzerindeki paneller çıplak topraktan daha soğuk olmuşturBarron-Gafford et al., 2019
Gelsdorf, Almanya (2021)Bir organik elma bahçesi üzerinde 258 kWp yarı şeffaf paneller, buz örtüsü ağları ve plastik kaplarla karşılaştırıldığındaIşık, bitki koruma ve halk kabulü üzerine araştırmalar (sonuçlar devam etmektedir)Fraunhofer ISE, 2024
Gobi Çölü’nün kenarı, ÇinÇölleşmeyi yavaşlatmak için meyve bahçeleri üzerinde 700 MWpKapasite bildirildi; bağımsız tarım verileri yayınlanmadıFraunhofer ISE, 2024
Japonya, “güneş paylaşımı”2013 yılından bu yana 3.000’den fazla küçük sistem sübvansiyon aldıRaporlanan sistem sayısıFraunhofer ISE, 2024

İki ders dikkat çekiyor. İlk olarak, aynı sistem bir yıl %160 ve bir sonraki yılda %186 sonuç verdi, çünkü hava ekinler için gölgenin ne anlama geldiğini değiştirdi: agrovoltaik birçok mevsim boyunca değerlendirilmelidir. İkinci olarak, dünyanın en büyük sistemleri en az hasat verisini yayınlarlar. En güçlü kanıtlar hala birkaç araştırma sitesinden geliyor.

Güneş ışığı: renk olarak ışığı paylaşır

Sıradan paneller ışığı uzay tarafından paylaşırlar: alanın bir şeridi gölgede, diğeri ise güneştedir. Yeni bir panel ailesinin yerine renk olarak paylaşmaya çalıştığını belirtti. Bitkiler görünen ışıkta büyür, mordan 400 nanometreye kadar derin kırmızıya 700’e kadar, bilim adamları bu bandı fotosentetik aktif radyasyon olarak adlandırırlar. Kırmızı ışık, her bir ışık parçacığı için fotosentezi en verimli şekilde yönlendirir, ancak mavi ve yeşil ışık da kullanılır (McCree, 1971). Yerdeki güneş ışığında bulunan enerjinin sadece %43’ü bu bant içindedir; yaklaşık %5 morötesi ve %52 kızılötesi, ki bunlar ekinlerin büyümesi için kullanılamaz (kızılötesinin birleştirilmesiyle elde edilen sonuçlar). ASTM G173 referans spektrumu). Sadece ultraviyole ve kızılötesi alan bir panel, prensipte, ekinlere kullanabileceği neredeyse tüm ışığı bırakır.

Çok farklı aşamalarda beş yaklaşım deniyor:

  • Yarı şeffaf paneller boşluklu hücrelerle (ticari). Sıradan silikon hücreleri cam üzerinde ayrı olarak yerleştirilir, böylece ışık boşluklardan geçer; yukarıdaki tablodaki Gelsdorf elma bahçesi onları kullanır. Ticaret basit: elektrik hücresiz bırakılan alanla birlikte düşer (Traverse et al., 2017). Avrupa’da dört ticari sera türü arasındaki bir karşılaştırmada, bir yıl içinde panellerle kaplı her ekstra %1 çatı için ortalama %0.8 oranında düştü ve kuzey-güney düzeni ve şapka deseni ışığı daha eşit olarak yaydı (Cossu et al., 2018).
  • Renkli, ışıldayan paneller (küçük ticari tesisatlar). Camdaki bir boya mavi ve yeşil ışığın bir kısmını soğurur ve silikon hücrelerinin şeritlerine yönlendirir; geri kalan kısmı geçirir, bu da camına magenta parlaklığını verir. Kaliforniya Üniversitesi, Santa Cruz tarafından ticari bir yetiştirici ile yapılan deneylerde, bu paneller altındaki domatesler meyvelerinin sayısı ve ağırlığında az değişiklik gösterdi ve biraz daha az su kullandı (Loik et al., 2017). Üretici, Soliculture, 2012 yılında ilk ticari ışıldayan güneş yoğunlaştırıcısını tanıttığını ve panellerini Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada’daki seralara yerleştirdiğini (Soliculture) söyler.
  • Yarı şeffaf organik güneş hücreleri (laboratuvar ve pilot). İnce karbon tabanlı filmler çoğunlukla derin kırmızı ve yakın-kızılötesi ışığı emmek için ayarlanabilir. Kuzey Carolina State Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, üç farklı organik hücre malzemesinden yapılan filtreler altında kırmızı yapraklı marul yetiştirdi ve taze ağırlık veya klorofilde önemli bir fark bulamadı (Ravishankar et al., 2021). Enerji modeli, bu tür hücrelerle kaplı seraların ABD’nin sıcak ve ılımlı iklimlerinde kullandıklarından daha fazla enerji ürettiğini buldu (Ravishankar et al., 2020). Laboratuvarda, yarı şeffaf bir organik hücre %8.8 verimliliğe ulaşmışken görünen ışığın %41’ini geçirmiştir (Bates et al., 2023). Organik hücrelerin dışarıda ne kadar süre yaşadığı hala büyük bir açık sorudur (Traverse et al., 2017).
  • Tümüyle şeffaf paneller (laboratuvar, ilk pencere ürünleri). Bunlar sadece morötesi ve yakın kızılötesi ışığı soğurur ve neredeyse temiz cam gibi görünür. İlki, 2011 yılında güneş ışığının %1.3’ünü elektrik haline getirirken görünen ışığın %65’inden fazlasını geçirmiştir (Lunt ve Bulović, 2011). Ubiquitous Energy gibi şirketler şimdi pencereler için şeffaf güneş kaplama yapmaktadır. Onların altındaki ekinler üzerinde yayınlanan hiçbir saha deneyi bulamadık.
  • Elektrik üretmeyen ışık-değiştiren filmler (ticari). Quantum dot filmleri, seralar için UbiQD tarafından satılmaktadır, morötesi ve mavi ışığı kırmızıya çevirir. 600 ve 660 nanometrede yayılan filmler altında yetiştirilen kırmızı romaine marulları, sıradan bir film altında %13 ve %9 daha fazla yiyecek kuru kütle kazandı (Parrish et al., 2021). Onlar buraya ait çünkü aynı hile, bir ekin en az kullandığı renkleri yakalamak, ışık saçan güneş panellerinin yaptığı şeydir.
Bir metal çerçeve içindeki parlak pembe plastikten kare bir kağıt, kenarları boyunca küçük güneş hücreleri ve uzaklaştırıcı tellerle.
Luminesans cam nasıl çalışır: boya bazı renkleri ve ışıkları emerler ve kağıt bu ışığı kenarlarındaki güneş hücrelerine yönlendirir. Bu bir çalışma modelidir; sera panelleri aynı fikri kullanır ve daha fazla ışık geçirir. Fotoğraf: Levita.lev, CC BY-SA 3.0

Diğer şirketler kendi iddialarıyla çiftliklere cam satıyorlar. Yunanistan’daki Brite Solar, ultraviyole ışığı kırmızıya dönüştürdüğünü söylediği nanokaplamayla yarı şeffaf paneller sunuyor ve her ekin için %30 ile %80 arasında bir şeffaflık seçiliyor (Brite Solar). İsviçre’deki Insolight, ışığın yaklaşık %20’sini elektrik için gönderdiğini ve %80’ini 1.6 hektarlık bir bitki bahçesinde bitkiler için sakladığını söylediği bir ekin kaplaması satar (Insolight). Bu rakamlar, bağımsız çalışmalar değil, şirketlerin kendi rakamları.

Üzerinde bir düzine küçük yuvarlak güneş hücresi bulunan, renkli, yarı saydam camdan yapılmış küçük bir kareyi eldivenli bir el tutar.
Laboratuvarda yapılan organik bir güneş hücresi: ışığı hala geçiren cam üzerinde ince renkli bir film. Fotoğraf: Aromaticmoleculessmell, CC BY 3.0

Bu neye benziyor? Renk seçici paneller, agrovoltaikte en zarif fikirdir ve bugüne kadarki ekin sonuçları cesaret verici: marul ve domates onların altında da onlar olmadan da büyüdü ve ışık değiştiren film altında marul daha iyi büyüdü. Elektik bir sorun var. Görünür ışığın çoğunu bırakan bir panel morötesi ve kızılötesi üzerinde yaşamalı, günümüz şeffaf ve organik hücreleri güneş ışığının sadece birkaç yüzdesinden %10’a kadar güç oluştururken, ticari silikon panelleri on yıl içinde yaklaşık %17’den %25’in biraz altında yükselmiştir (Fraunhofer ISE, Fotovoltaik Raporu, 2026). Işık saçan, organik veya şeffaf sera panelleri için bağımsız olarak yayınlanan hiçbir maliyet bulmadık. Bir üretici için, test bu sayfanın sürekli geri döndüğü şey: yeni cam altında bir sezonluk tarılan mahsul ve ölçülen elektrik, aynı evin yanında olmadan.

Ne kadara mal oluyor?

SeçeneklerElektrik maliyetiYıl ve kaynak
Yüksek üst tarım fotovoltaisi (4 m’nin üzerinde), AlmanyaOrtalama olarak kWh başına €0.08 (8.15 euro sent), yaklaşık %50 yerüstü güneş enerjisinden daha fazla2024, Fraunhofer ISE kılavuzu
Interspace agrivoltaics, AlmanyaOrtalama olarak kWh başına €0.06 (6.03 euro sent), yerüstü güneş enerjisinin biraz üzerinde2024, same source
Agrovoltaik genel olarakKilovatsaat başına 0,06 ila 0,10 euro2024, same source
Yerde monte edilmiş bir güneş çiftliğine ek kurulum maliyeti, Amerika Birleşik Devletleri$0.07 to $W başına 0.80 (yüksek yapıların altındaki ekinler için en yüksek)2020, NREL, Horowitz ve diğerleri.
Utility-scale solar, Amerika Birleşik Devletleri$0.04 to $kWh başına 0.10Haziran 2026, Lazard LCOE+ sürüm 19
Benchmark: bir binanın çatısında güneşyaklaşık 0.19$ merkezFan Duvar modeli
Ticari ve topluluk çatısı güneş, ABD$0.09 to $kWh başına 0.20Haziran 2026, Lazard

Tabela ne diyor: sitenin çatısındaki referans değerine karşılık, agrovoltaik ucuz elektriktir; normal bir güneş çiftliğine karşılık ise daha pahalıdır. Bu durumda en ucuz kilovat-saat değil, hasat maliyeti olmayan kilovat-saat söz konusudur. Fraunhofer, kendi gücünü kullanan bir çiftliğin kWh başına 14 ila 16 avro sent fiyatla elektrik satın almak yerine, ürettiği her kWh için 7 ila 9 avro sent tasarruf ettiğini belirtiyor.

Yapraklı yeşil bitkilerin üzerindeki yükseltilmiş çerçevelerde eğik güneş panelleri sıraları, arkasında üniversite binaları.
İsrail'deki Bar-Ilan Üniversitesi'nde bir tarımsal enerji araştırma alanı. Sıcak ve kuru bir iklimde panellerin gölgeleri hem ekinlere hem de enerji üretmeye yardımcı olabilir. Fotoğraf: Kinglir2026, CC BY 4.0

Kazanabileceği ve kazanamayacağının yeri.

Kazanabilir:

  • Sıcak, kuru ve güneşli bölgelerGölge ve düşük buharlaşma ekinlere yardım eder ve sulamayı azaltır.
  • Meyveler, meyve ağaçları, üzümler ve sebzeler Çiftçiler, zaten dolu ağlarına, yağmur örtücülerine veya gölgelik kumaşa ihtiyaç duyuyor. Paneller çiftçinin her neyse ödediği bir maliyetin yerini alıyor.
  • Gölgeye dayanıklı ekinler ve çayırlar, örneğin soğan otu, marul, ıspanak ve birçok bitki.
  • Tarım arazilerinin korunduğu yerler ve normal bir güneş çiftliğine izin verilmez, ya da toplumların tarlaları kaybetmeye karşı çıkacağı yerlerde.
  • Kendi enerjilerini kullanan çiftlikler sulama pompaları, soğuk depo, süt makineleri, kurutma veya elektrikli makineler için.

Kazanamaz:

  • Tek başına en ucuz elektrikle. Kimsenin tarla yapmak istemediği bir yerdeki normal güneş çiftliği her zaman daha ucuz olacaktır.
  • Soğuk, bulutlu iklimlerde güneşe aç ekinlerleHer ışık parçasının verim için önem taşıdığı bir yerde.
  • **Büyük makinelerin özgürce çalışması gereken bir yerde.**Yapının uzun ve geniş olması hariç, ki bu da onu pahalı kılıyor.
  • Sübvansiyonlar veya kurallar tarafından gizli bir güneş çiftliği haline getirilen yerler. Yoğun olarak doldurulmuş panellerin altında birkaç koyun otlatmak yararlı olabilir, ama bu sayfada bahsedilen arazi paylaşımı kazancı değildir.
Üç koyun, çelik direklerin üzerindeki eğik güneş panellerinin altındaki gölgede uzun otlarda uzanıyor.
Lanai, Hawaii'deki La Ola güneş çiftliğinde koyunlar, paneller arasında ve altlarında otları aşağıda tutuyor. Otlak, güneş enerjisi sitesini yetiştirmek için en yaygın yoldur. Fotoğraf: Merrill Smith, ABD Enerji Bakanlığı, kamu malı

Kanıtlanmış, muhtemel ve spekülatif olan nedir?

Kanıtlanmış: paylaşılan arazinin 1’in çok üzerinde bir arazi eşdeğeri orana ulaşabileceğini (Heggelbach’ta ölçülen %160 ve %186); gölge normal yıllarda güneş açlığı çeken ekinlerin verimlerini %30 ışık azalması ile yaklaşık beşte biri kadar azalttığını; bu gölgenin sıcak, kuru koşullarda bazı ekinlere yardım ettiğini; yüksek yapıların elektrik maliyetini artırdığını.

Makul: agrovoltaik iklim ısındığında (kuzey İtalya’da paneller altında daha fazla ve daha istikrarlı verim veren simülasyon yağmur mısırı gibi deneyler ve modelleme tarafından desteklenir) sıcaklık ve kuraklığa karşı ekin direncini artırır (Amaducci et al., 2018); panellerin meyve yetiştiriciliğinde dolu ağları ve plastik kaplamaları değiştirebileceğini; yalnızca Almanya’nın uygun tarım ürünlerinde yaklaşık 1700 GW agrivoltaik için yer olduğunu (Fraunhofer ISE, 2024).

Speculative: large global estimates such as “less than 1% of cropland could offset global energy demand” (Adeh et al., 2019), which ignore storage, grids and crops; long-term effects on soil and farm economics over 25 to 30 years; how crops respond under very different panel geometries that have not been field-tested.

Japon kırsal kesimlerinde, ince çelik direklerin üzerindeki güneş panellerinin altında, sel suları altında yetişen pirinç fidanları.
Kamisu, Ibaraki, Japonya'da pirinç üzerine güneş enerjisi paylaşımı. Japonya 2013 yılından beri 3.000'den fazla küçük güneş-paylaşma sistemi inşa etmiştir (Fraunhofer ISE, 2024). Fotoğraf: Σ64, CC BY 3.0

Açık araştırma soruları

  • Hangi ekinler, hangi iklimlerde, en az %80’ini %20 ila %40 arasında gölge altında, on mevsim boyunca, bir veya iki değil?
  • Kritik ekin aşamalarında ışığa izin vermek için dönen izleme panelleri sabit panelleri yeterince makul hale getirebilir mi?
  • Panellerden gelen yağmur suyu nasıl toplanmalı ve dağıtılmalı ki, erozyona neden olmak yerine fayda sağlasın?
  • Çiftliklerde 30 yıldan uzun süre kullanılan yüksek yapıların bakımı gerçekten ne kadara mal oluyor ve sigorta ve makineleri nasıl etkiler?
  • Güneş panelleri altında “gerçek” çiftçilik, güneş çiftliklerini gizlice davet etmeden nasıl sayılır?
  • Değerin sahibi kimdir: çiftçi mi, toprak sahibi mi yoksa enerji geliştirici mi?

Çalışan bir prototipin neye ihtiyacı olur?

Yeni bir agrovoltaik fikir için (yeni bir yapı, yeni bir takip stratejisi, yeni bir ekin sistemi), çalışan bir model gerçek bir ekin ve gerçek paneller anlamına gelir, en azından bir tam sezon boyunca panelsiz referans arazisine karşı ölçülür.

FazİşNeyi kanıtlıyor?Tahmini maliyetZaman
0. Design studyYıl boyunca ışık ve gölge simülasyonu, seçilen ekin için ürün modeli, yapı ve maliyet tahminiTasarım, kağıt üzerindeki kesimi için yeterli ışık tutar.$10k to $30k2-3 ay.
1. Küçük bir harita testiAçık referans alanı olan bir çiftlik üzerinde birkaç kilowatt paneller; ışık sensörleri (PAR), toprak nem oranı, hasattaki verimlilik, elektrik ölçümüÜretim ve elektrik ölçüldü, ilk arazi eşdeğeri oranı$40k to $120k1 yetişme mevsimi
2. Çok mevsimlik saha deneyiBir çiftçiyle birlikte çalışan bir tarla üzerinde 50 ila 200 kW, iki veya daha fazla mevsim, tarım uzmanı tarafından örneklemeYıllık değişim, makine erişimi, çiftçinin kabulü$250k to $600k2-3 yıl.
3. Ticari pilotRuhsat, şebeke bağlantısı, yapı sertifikası, tarım sigortalarıBankacılıkla ilgili bir projebüyüklüğüne bağlıdır1-2 yıl

0’dan 2’ye kadarki aşamaların maliyeti yaklaşık olarak $300,000 to $750,000Çoğu çelik ve tarım bilimi için. Bunlar bizim tahminlerimiz, sözleşmeler değil.

A wide strip of young grain growing between two long rows of standing, two-sided solar panels under a clear blue sky.
Danimarka'daki Aarhus Üniversitesi Foulum sitesinde Hyperfarm projesi için 2022 yılında inşa edilen bir araştırma tesisidir. Bu gibi ölçümlü deneyler, birkaç mevsim boyunca ekin ve elektrik yan yana, bir fikri kanıt haline getirir. Fotoğraf: Marta Victoria, CC BY-SA 4.0

Kime ihtiyacımız var?

  • Tarım bilimci veya ekin fizyolog ekinleri seçmek, tekrarlanan arazileri tasarlamak ve verim ve kaliteyi ölçmek için.
  • PV sistem tasarımcısı İki yüzlü ve izleme sistemleri ile gölge modelleme konusunda uzman.
  • Yapım mühendisi rüzgar ve kar yükleri altında yüksek, uzun menzilli yapılar için.
  • Çiftçi ortağı Bir arazi, makine ve sabırla çok yıllık bir deneme için.
  • Hidrojen yağmur dağılımı, toprak nem ve sulama tasarrufu için.
  • Tarım ekonomisti ve arazi kullanımı avukatıdır. İşin mantığını ve kuralları test etmek için.

Daha iyi bir fikrin var mı?

Belki daha ucuz bir yapıya, gölgeyi seven bir ekin sistemine veya gün boyunca panelleri hareket ettirmek için daha akıllıca bir yola sahipsiniz. Local Solar System Vakfı’nın bazı üyeleri güçlü bir enerji fikri için bir adım duyabilecek kişilere sahip olabilir. Bir fikrin ortaya konması için, gerçek hayatta çalışan ve gücünü üreten bir modele ihtiyacı vardır. Bu modelin bir alet üzerinde ölçülmesi gerekir, iddia edilmesi değil. Kağıt üzerindeki fikirler de memnuniyetle karşılanıyor: fizik ve sayılar sağlam ise, onları burada web sitemizde yayınlayabiliriz. Çalışan bir model olmadan sermaye toplamak çok zor ve biz de finansman, kazanç veya tanıtım sözü veremeyiz.

Agrovoltaik için, çalışma modeli olarak sayılan en ucuz ölçüm ışık sensörleri ile aynı açık bir arazinin yanında paneller altında küçük bir arazinin bir büyüme mevsimidir, hasat ağırlığı ve elektrik ölçülmüştür. Bu ilk ölçülen toprak eşdeğeri oranını verir. katkı formu üzerinden gönderin ve ideya radarı üzerindeki diğer fikirlerle nasıl karşılaştırıldığını görün. Kardeş yaklaşımlar: yüzen güneş alanlar yerine su yüzeylerini kullanır ve PV-termal çatılar çatıları iki iş yapar.

Kaynaklar

  1. Fraunhofer ISE (2017). Güneşi güç ve üretim için hasat etmek: agrofotovoltaik arazi kullanım verimliliğini yüzde 60’tan fazla artırır. Basın açıklaması, Heggelbach ilk yıl sonuçları.
  2. Fraunhofer ISE (2019). Agrofotovoltaik: 2018’in sıcak yaz aylarında yüksek hasat verimi. Basın açıklaması.
  3. (İngilizce) ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v (2024). Agrivoltaics: tarım ve enerji geçişi için fırsatlar. A guideline for Germany, 3rd edition. Fraunhofer ISE.
  4. (İngilizce) ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z (2019). Agrophotovoltaic systems: applications, challenges, and opportunities (İngilizce). Bir inceleme. Sürdürülebilir Kalkınma için Tarım 39, 35.
  5. (İngilizce) ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z (2011). Güneş fotovoltaik panelleri ve gıda ekinlerini toprak kullanımını optimize etmek için birleştirmek: yeni agrovoltaik planlara doğru. Renewable Energy 36(10), 2725-2732.
  6. Barron-Gafford, G.A., Pavao-Zuckerman, M.A., Minor, R.L. ve diğerleri. (2019). Agrivoltaics, kuru topraklarda gıda-enerji-su bağlantısı boyunca karşılıklı faydalar sağlar. Nature Sustainability 2, 848-855.
  7. Amaducci, S., Yin, X. ve Colauzzi, M. (2018). Elektrik enerjisi üretimi için toprak kullanımını optimize etmek için tarımsal fotovoltaik sistemler. Applied Energy 220, 545-561.
  8. Adeh, E.H., Good, S.P., Calaf, M. ve Higgins, C.W. (2019). Güneş PV güç potansiyeli en büyük ekin arazileri üzerindedir. Scientific Reports 9, 11442.
  9. (İngilizce) Horowitz, K., Ramasamy, V., Macknick, J. and Margolis, R. (2020). Çift kullanımlı fotovoltaik tesisatların sermaye maliyeti: polen taşıyıcı dostu bitki örtüsü, otlatma ve ekinlerle yerleştirilmiş PV sistemleri için 2020 referans değeri. NREL/TP-6A20-77811.
  10. Lazard (Haziran 2026). Levelized Cost of Energy+, sürüm 19: utility solar $40 to $MWh başına 98; community and C&I solar $88 to $MWh başına 197.
  11. (İngilizce) McCree, K.J. (1971). Fotosentez, bitkilerdeki fotosentetik aktivitenin ve fotosentetik maddelerin üretiminin bir sonucudur. Agricultural Meteorology 9, 191-216.
  12. ASTM G173-03 reference air mass 1.5 spectra, via the National Laboratory of the Rockies (formerly NREL). Enerjinin bandlara göre payları küresel eğim spektrumunun bizim entegrasyonumuzdur.
  13. Traverse, C.J., Pandey, R., Barr, M.C. ve Lunt, R.R. (2017). Dağıtılmış uygulamalar için yüksek şeffaf fotovoltaiklerin ortaya çıkışı. Nature Energy 2, 849-860.
  14. (İngilizce) ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z (2018). Avrupa’daki ana ticari fotovoltaik sera tipleri içinde güneş radyasyonu dağılımının değerlendirilmesi ve karşılaştırılması. Yenilenebilir ve Sürdürülebilir Enerji İncelemeleri 94, 822-834.
  15. (İngilizce) ^ Loik, M.E., Carter, S.A., Alers, G. et al. (2017). Dalga boyları seçici güneş fotovoltaik sistemler: gıda-enerji-su nexus’unda bitki büyümesi için seraları güçlendirir. Dünyanın Geleceği 5, 1044-1053.
  16. (İngilizce) ^ Ravishankar, E., Charles, M., Xiong, Y. et al. (2021). Organik güneş enerjili seralarda ekin üretimi ve enerji hasatını dengeler. Cell Reports Physical Science 2, 100381.
  17. (İngilizce) ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z (2020). Yarı şeffaf organik güneş hücrelerini birleştirerek sıfır enerji seralarına ulaşmak. Joule 4, 490-506.
  18. Bates, M., Malhado, C., Yang, C., Herrera, C.K. ve Lunt, R.R. (2023). Yüksek verimli şeffaf ve yarı-şeffaf fotovoltaik bir katman-tabaka depolanmasına dayanır. Solar RRL 7, 2200962.
  19. Lunt, R.R. ve Bulović, V. (2011). Pencere ve enerji-sömürge uygulamaları için şeffaf, yakın kızılötesi organik fotovoltaik güneş hücreleri. Applied Physics Letters 98, 113305.
  20. (İngilizce) ^ Parrish, C.H., Hebert, D., Jackson, A. et al. (2021). Kontrol edilen ortamlarda ekin verimliliğini artırmak için kuantum noktalarıyla spektral kaliteyi optimizasyonu. Communications Biology 4, 124.
  21. NGC 2026 (İngilizce). Photovoltaics Report, 14 Temmuz 2026 versiyonu.
  22. Şirket bilgileri (şirketlerin kendi açıklamaları, bağımsız deneyler değil): Soliculture; Ubiquitous Energy; UbiQD, UbiGro; Brite Solar; Insolight.
  23. Local Solar System Foundation (2020, model güncellendi 2026). The Fan Wall: open model, çatıda güneş referansı.