ANNONS

Solel och lantbruk i kombination

Det går att producera mycket energi från solen och att uppföra solceller på lantbruk behöver inte vara i konflikt med livsmedelsproduktion.
Det kallas agrivoltaiska system och börjar dyka upp lite här och där med solceller som samsas om samma mark som betande djur eller odlingar.

Det kan till och med vara till fördel för lantbruket då solcellernas paneler kan skydda grödor mot olägenheter som väder.
Företaget SolarEdge arbetar med tekniken och berättar följande om systemen med lantbruk och solceller i kombination.
Jordbrukssektorn står inför ett stort skifte. Klimatförändringar, stigande energikostnader, ändrade statliga subventioner, ökad efterfrågan på livsmedel och internationella konflikter omdanar dynamiken på den globala marknaden  mer än någonsin tidigare. Jordbrukare, regeringar och andra intressenter behöver planera för dessa störningar. Daniel Sjödin, Sverigechef för SolarEdge, diskuterar hur nya affärsmodeller för jordbruket kan och bör inkludera solkraft som en möjlighet att avsevärt minska energikostnaderna och uppfylla målen för ren energi.
Det är helt logiskt att jordbruket och solenergibranschen närmar sig varandra. De respektive branscherna kan gynna varandra på flera olika sätt, utan att vara till nackdel för markproduktivitet eller solproduktion. Jordbruket var en av de första branscherna att införa solcellsteknik . Idag har många jordbrukare solcellssystem på taket till lador, magasin eller andra jordbruksbyggnader som kan användas för att generera gratis el för att driva bevattningspumpar och andra kritiska system, eller för att sälja till det lokala elbolaget. Men el från jordbrukssektorn kan också användas till mycket mer. Kombinerade lösningar, där både en solcellsanläggning och jordbruksverksamhet finns på samma mark, ses alltmer som en framtida lösning för hållbar markanvändning.

Jordbruk med dubbla användningsområden – en lösning alla vinner på
Med cirka 14 GW global kapacitet installerad 2021 är agrivoltaiska system ett sätt att drastiskt minska elräkningarna med ren, förnybar energi samtidigt som man ökar skördarna och balanserar konkurrerande markintressen. Jordbruk med dubbla användningsområden blir till när upphöjda solcellssystem installeras på jordbruksmark där grödor odlas. Denna metod, även kallad samlokalisering, kan ge imponerande resultat om den görs på rätt sätt och med rätt teknik. Vid odling med dubbla användningsområden producerar solcellspaneler el samtidigt som de ger optimalt solsken och skugga för grödorna under dem, vilket minskar värmestress och vattenförluster. Enligt en nyligen genomförd studie på en gård i Kenya växte grödor som kål, sallad och aubergine upp till en tredjedel större än de som odlades på friland, samtidigt som gårdens energikostnader halverades. Dessutom minskade de upphöjda solcellspanelerna vattenförlusten från växter och jord samtidigt som skuggan minskade UV-skador på grödorna.
I en stor studie från Fraunhofer Institute for Solar Energy i Tyskland undersöktes en hallonodling i Nederländerna, där tre hektar av den fyra hektar stora odlingen omvandlades till ett 2 MW agrivoltaiskt system med odling av hallon under. Efter att ha testat olika typer av solcellspaneler kunde odlingen producera hallon av samma kvalitet eller bättre. En annan fördel var att frukten som odlades under solcellspanelerna inte fick några skador av stormar eller hagel, till skillnad från frukten som odlades på det öppna fältet eller under traditionella plastskydd.
Flera liknande studier från hela världen visar att agrivoltaiska system kan förbättra avkastningen av skuggtoleranta grödor eller grödor med högt värde, till exempel bär, mjuka frukter, sparris, humle med mera, samtidigt som de ger skugga till de personer som arbetar med odlingen och dessutom producerar ren energi.
En av de största utmaningarna för att lyckas med agrivoltaiska system ligger i planeringen av sol- och jordbruksprojekt. För att de två ekosystemen ska kunna fungera tillsammans måste smart, responsiv solcellsteknik användas för att maximera både solenergiskörd och skörden från jordbruket. Därför är valet av utrustning avgörande. Eftersom olika grödor har olika krav på den ljusstyrka som behövs för att fotosyntes och cellandning ska vara i balans, och kan vara extremt känsliga för väder och vind, behöver agrivoltaiska system anläggas specifikt för att stödja den individuella odlingen.
Högt placerade solcellspaneler kan minska effekterna av hagel, vind och kraftigt regn samtidigt som de ger skugga för att skydda grödorna från överexponering i solen och håller jorden fuktig. I detta fall är det viktigt att använda rätt typ av solcellspanel för att inte över- eller underexponera de grödor som växer under den. Om man ändrar panelernas struktur eller använder paneler som släpper igenom mer ljus kan energiproduktionen minska.
För optimala resultat maximeras både skörden och solenergin bäst genom att installera ett system baserat på individuellt monitorerade och styrda solcellspaneler (Module Level Power Elecrtronics, MLPE). Detta eftersom MLPE-tekniken, som bland annat använder effektoptimerare, som gör det möjligt för varje panel att producera på sin maximala energinivå oberoende av väderstreck, skugga eller nedsmutsning.
Ett MLPE-system med effektoptimerare i kombination med en tracker kan ytterligare bidra till att maximera både skörden och energiutbytet. Effektoptimerare ser till att varje panel levererar maximal mängd solenergi.  Samtidigt använder solföljarna artificiell intelligens (AI) för att förstå säsongsmönster för solen och jordbruket och lutar panelerna när solen rör sig i olika riktningar under dagen för att öka energiproduktionen.
Kombinationen av dessa olika tekniska lösningar gör det möjligt att optimera både solenergi och växtodling, minska kostnaden för elproduktionen sett över systemets livstid och maximera avkastningen på solcellssystemet, samtidigt som de ger optimala förhållanden för växtodling.
I andra fall kan man använda vertikalt monterade tvåsidiga paneler som kan producera solenergi från båda sidor för att skapa mer odlingsbar mark. Även här kan man med hjälp av MLPE-teknik, som effektoptimerare, skörda mer energi från anläggningen. Det kan också bidra till att minska energiförluster som orsakas av panelernas felanpassning, vilket inte är ovanligt i tvåsidiga paneler, på grund av minskad  solstrålning som återkastas av markytan och minskad instrålning på baksidan, tillsammans med ökade nivåer av smuts eller skugga på grund av närheten till marken.

Låt betande djur göra jobbet
Agrivoltaiska system erbjuder också en annan stor fördel för jordbrukarna: ny mark för betande djur. Markmonterade solcellssystem kräver ofta klippningsavtal för att förhindra att ogräs växer över och minskar panelens effektivitet. När vegetationen växer för tätt under panelerna kan istället boskap användas för att beta av växtligheten.
Det här upplägget ger ytterligare vinster för båda parter, eftersom djuren får tillgång till foder, extra skugga från panelerna och ytterligare säkerhet mot rovdjur tack vare säkra stängsel. I sin tur drar ägarna till solcellssystemet nytta av betad ängsmark, minskade kostnader för gräsklippning och ytterligare övervakning från jordbruksarbetare på plats.

Blommor och bin gynnas av solenergin
Vissa studier visar att solcellsanläggningar kan ha många fördelar för bin och fjärilar, om de utformas med växter som stöder pollinatörer. Det största hotet mot pollinatörer är klimatförändringar och förlust av livsmiljöer på grund av människans omvandling av gräsmarker till annan markanvändning.
Det uppskattas att en av tio bi- och fjärilsarter är utrotningshotade i Europa.[1]. Detta får vissa ägare av markmonterade solcellsanläggningar att introducera växter som stöder pollinatörer, vilka är av kritisk betydelse för vårt ekosystem, och att planera tillsammans med lokala biodlare och naturvårdsspecialister för att utveckla livsmiljöer som forskar om och stödjer bi- och fjärils­arter långsiktigt.

 

Relaterade artiklar