Πιλοτικό εργοστάσιο στο αγρόκτημα Heggelbach στη Γερμανία, όπου καλλιεργούνται διαφορετικές καλλιέργειες κάτω από φωτοβολταϊκά πλαίσια
ΤαΑγροβολταϊκά, αγροφωτοβολταϊκά, agrisolar ή ηλιακά διπλής χρήσης είναι η ταυτόχρονη χρήση εκτάσεων γης τόσο γιαφωτοβολταϊκά πάνελ όσο καιγιατηγεωργία.[1]Η τεχνική σχεδιάστηκε αρχικά από τους Αδόλφο Γκετσμπέργκερκαι Armin Zastrow το 1981.[2]Τα Αγροβολταϊκά μπορεί να αναφέρονται σε διαφορετικές μεθόδους συνδυασμού καλλιεργειών με ηλιακά πάνελ, από συμβατικά ηλιακά πάνελ τοποθετημένα πάνω σε καλλιέργειες, μέχρι θερμοκήπια από ημιδιαφανή φωτοβολταϊκά πάνελ.
Επειδή τα φωτοβολταϊκά πάνελ καιοι καλλιέργειες πρέπει να μοιράζονται το φως του ήλιου,[3]ο σχεδιασμός των αγροβολταϊκών εγκαταστάσεων μπορεί να απαιτεί αντικατάσταση στόχων όπως η βελτιστοποίηση της απόδοσης των καλλιεργειών, η ποιότητα των καλλιεργειών καιη παραγωγή ενέργειας. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η απόδοση των καλλιεργειών αυξάνεται λόγω της σκιάς των φωτοβολταϊκών πάνελ, μετριάζοντας μέρος της πίεσης στα φυτά που προκαλείται από υψηλές θερμοκρασίες και ζημιές από τηνυπεριώδη ακτινοβολία.[4]
Πρόβατα κάτω από ηλιακούς συλλέκτες στοΛανάι, Χαβάη
Οι αγροβολταϊκές πρακτικές καιη σχετική νομοθεσία διαφέρουν από χώρα σε χώρα. Στην Ευρώπη καιτην Ασία, όπου πρωτοπαρουσιάστηκε η ιδέα, ο όρος αγροβολταϊκά εφαρμόζεται σε τεχνολογία αποκλειστικής διπλής χρήσης της γης, γενικά ένα σύστημα στηριγμάτων ή καλωδίων γιατην ανύψωση της ηλιακής συστοιχίας περίπου πέντε μέτρα πάνω από το έδαφος, προκειμένου να επιτραπεί ηγηνα είναι προσπελάσιμη με αγροτικά μηχανήματα ή ένα σύστημα όπου εγκαθίστανται ηλιακά πάνελ στις στέγες τωνθερμοκηπίων.[ απαιτείται παραπομπή ]
Μέχρι το 2019, ορισμένοι συγγραφείς είχαν αρχίσει να χρησιμοποιούν τον όρο αγροβολταϊκά ευρύτερα, ώστε να συμπεριλάβουν οποιαδήποτε γεωργική δραστηριότητα στις υπάρχουσες συμβατικές ηλιακές συστοιχίες. Για παράδειγμα, ταπρόβατα μπορούν να βοσκηθούν ανάμεσα σε συμβατικά ηλιακά πάνελ χωρίς καμία τροποποίηση. Ομοίως, ορισμένοι αντιλαμβάνονται τα αγροβολταϊκά τόσο ευρέως ώστε να περιλαμβάνουν την απλή εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών στις στέγες αχυρώνων ή κτηνοτροφικών υπόστεγων.[5]
Καιτα τρία συστήματα έχουν πολλές μεταβλητές που χρησιμοποιούνται γιατη μεγιστοποίηση της ηλιακής ενέργειας που απορροφάται τόσο στα πάνελ όσο και στις καλλιέργειες. Η κύρια μεταβλητή που λαμβάνεται υπόψη γιατα αγροβολταϊκά συστήματα είναι η γωνία κλίσης των ηλιακών συλλεκτών. Άλλες μεταβλητές που λαμβάνονται υπόψη γιατην επιλογή της θέσης του αγροβολταϊκού συστήματος είναι οι καλλιέργειες που επιλέχθηκαν, τα ύψη των πάνελ, ηηλιακή ακτινοβολίακαιτο κλίμα της περιοχής.[7]
Στην αρχική τους εργασία του 1982, οι Γκετσμπέργκερ και Zastrow δημοσίευσαν μια σειρά από ιδέες σχετικά μετον τρόπο βελτιστοποίησης των μελλοντικών αγροβολταϊκών εγκαταστάσεων.[8]
προσανατολισμός των φωτοβολταϊκών πάνελ στο νότο για σταθερά πάνελ ή ανατολικά-δυτικά πάνελ για πάνελ που περιστρέφονται σε έναν άξονα,
απόσταση μεταξύ των φωτοβολταϊκών πάνελ για επαρκή μετάδοση φωτός στις καλλιέργειες εδάφους,
ανύψωση της δομής στήριξης των φωτοβολταϊκών πάνελ για ομογενοποίηση των ποσοτήτων ακτινοβολίας στο έδαφος.
Οι πειραματικές εγκαταστάσεις έχουν συχνά μια γεωργική περιοχή ελέγχου. Η ζώνη ελέγχου αξιοποιείται υπό τις ίδιες συνθήκες μετην αγροβολταϊκή συσκευή προκειμένου να μελετηθούν οι επιπτώσεις της συσκευής στην ανάπτυξη των καλλιεργειών.[ απαιτείται παραπομπή ]
Ταπιο συμβατικά συστήματα εγκαθιστούν σταθερά φωτοβολταϊκά πάνελ σε γεωργικά θερμοκήπια,[9] πάνω από καλλιέργειες σε ανοιχτούς αγρούς ή ανάμεσα σε καλλιέργειες ανοιχτών αγρών. Είναι δυνατή η βελτιστοποίηση της εγκατάστασης τροποποιώντας την πυκνότητα των φωτοβολταϊκών πάνελ ή την κλίση των πάνελ.[10]
Ντομάτες κάτω από ηλιακούς συλλέκτες στο Ντορνμπίρν, Αυστρία
Έχουν αναπτυχθεί κάθετα τοποθετημένα αγροβολταϊκά συστήματα με συστήματα φωτοβολταϊκών μονάδων διπλής όψης. Οι περισσότεροι αγροτικοί φράχτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για κάθετα αγροβολταϊκά.[11] Συνολικά, τουλάχιστον μία φωτοβολταϊκή μονάδα μεταξύ των στύλων είναι αποδεκτή για τους περισσότερους φράχτες με 0,035 $/kWh για ράφια σε υπάρχοντα φράχτες στις ΗΠΑ. Παρόλο πουη απόδοση για ένα κάθετο Φ/Β είναι μόνο 76% στραμμένο προς το νότο, η εξοικονόμηση κόστους ραφιών επιτρέπει στα αγροβολταϊκά συστήματα μετασκευής φράχτη να παράγουν συχνά ηλεκτρική ενέργεια χαμηλότερου κόστους.[11]Γιατα φωτοβολταϊκά φράχτη, οι μικρομετατροπείς είχαν καλύτερη απόδοση όταν το μήκος του φράκτη διασταύρωσης ήταν κάτω από 30 μ. ή όταν το σύστημα ήταν μικρό, ενώ οι μετατροπείς στοιχειοσειρών ήταν καλύτερη επιλογή για μεγαλύτερους φράχτες.[12]Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης δείχνουν ότι η απόσταση σειρών μεταξύ δομών διπλής όψης φωτοβολταϊκών μονάδων επηρεάζει σημαντικά τη φωτοσυνθετικά ενεργή κατανομή ακτινοβολίας.[13]Η Next2Sun έχει εμπορευματοποιήσει τα κάθετα αγροβολταϊκά συστήματα στην Ευρώπη.[14]Τα κάθετα φωτοβολταϊκά ράφια ανοιχτού κώδικα με βάση το ξύλο έχουν σχεδιαστεί για αγροκτήματα[15]που είναι (i) κατασκευασμένα από τοπικά προσβάσιμα (οικιακά) ανανεώσιμα και βιώσιμα υλικά, (ii) μπορούν να κατασκευαστούν με εργαλεία χειρός από τον μέσο αγρότη στο εργοτάξιο, (iii) διαθέτει διάρκεια ζωής 25 ετών γιανα ταιριάζει με τις εγγυήσεις φωτοβολταϊκών και (iv) είναι δομικά σταθερό, σύμφωνα με τους καναδικούς οικοδομικούς κώδικες γιανα αντιμετωπίσει υψηλές ταχύτητες ανέμου και βαριά φορτία χιονιού. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το κεφαλαιουχικό κόστος του συστήματος ραφιών είναι λιγότερο ακριβό από το εμπορικό ισοδύναμο και όλα τα προηγούμενα σχέδια ραφιών με βάση το ξύλο, με ένα ενιαίο λιανικό κόστος 0,21 CAD.[15]
Ένα αυτόνομο ολοκληρωμένο σύστημα φωτοβολταϊκών πάνελ που χρησιμοποιεί υδρογέλη μπορεί να λειτουργήσει ως γεννήτρια ατμοσφαιρικού νερού, έλκοντας υδρατμούς (συνήθως τη νύχτα) γιατην παραγωγή φρέσκου νερού γιατην άρδευση των καλλιεργειών που μπορούν να εγκλειστούν κάτω από το πάνελ (εναλλακτικά μπορεί να ψύξει το πάνελ).[16][17]
Το απλούστερο και παλαιότερο σύστημα κατασκευάστηκε στην Ιαπωνία χρησιμοποιώντας ένα μάλλον αδύναμο σύνολο πάνελ τοποθετημένα σε λεπτούς σωλήνες σε βάσεις χωρίς τσιμεντένια βάση. Αυτό το σύστημα είναι αποσυναρμολογούμενο και ελαφρύ καιτα πάνελ μπορούν να μετακινηθούν ή να ρυθμιστούν χειροκίνητα κατά τη διάρκεια των εποχών καθώς ο αγρότης καλλιεργεί τηγη. Η απόσταση μεταξύ των φωτοβολταϊκών πάνελ είναι μεγάλη γιανα μειωθεί η αντίσταση στον αέρα.[18]
Ορισμένα νεότερα σχέδια αγροβολταϊκών συστημάτων χρησιμοποιούν ένα σύστημα παρακολούθησης γιατην αυτόματη βελτιστοποίηση της θέσης των πάνελ γιατη βελτίωση της γεωργικής παραγωγής ή της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.[19]
Το 2004 ο Günter Czaloun πρότεινε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα παρακολούθησης με σύστημα σχοινιού. Τα πάνελ μπορούν να προσανατολιστούν ώστε να βελτιώνουν την παραγωγή ενέργειας ή να σκιάζουν τις καλλιέργειες ανάλογα με τις ανάγκες. Το πρώτο πρωτότυπο κατασκευάστηκε το 2007 στην Αυστρία.[20]Η εταιρεία REM TEC ανέπτυξε αρκετές μονάδες εξοπλισμένες με συστήματα παρακολούθησης διπλού άξονα στην Ιταλία καιτην Κίνα. Έχουν επίσης αναπτύξει ένα ισοδύναμο σύστημα που χρησιμοποιείται για γεωργικά θερμοκήπια.[ απαιτείται παραπομπή ]
Στη Γαλλία, οι εταιρείες Sun'R και Agrivolta αναπτύσσουν συστήματα παρακολούθησης μονού άξονα. Σύμφωνα με αυτούς, τα συστήματά τους μπορούν να προσαρμοστούν στις ανάγκες των φυτών. Το σύστημα Sun'R είναι σύστημα παρακολούθησης του άξονα ανατολής-δύσης. Σύμφωνα μετην εταιρεία, χρησιμοποιούνται πολύπλοκα μοντέλα ανάπτυξης φυτών, μετεωρολογικές προβλέψεις, λογισμικό υπολογισμού και βελτιστοποίησης. Η συσκευή της Agrivolta είναι εξοπλισμένη με φωτοβολταϊκά πάνελ με νότιο προσανατολισμό που μπορούν να αφαιρεθούν με συρόμενο σύστημα.[ απαιτείται παραπομπή ]Μια ιαπωνική εταιρεία έχει επίσης αναπτύξει ένα σύστημα παρακολούθησης γιανα ακολουθεί τον ήλιο.[21]
Στην Ελβετία, η εταιρεία Insolight αναπτύσσει ημιδιαφανή φωτοβολταϊκά πάνελ με ενσωματωμένο σύστημα παρακολούθησης που επιτρέπει στις μονάδες να παραμένουν στατικές. Η μονάδα χρησιμοποιεί φακούς γιατη συγκέντρωση του φωτός σε ηλιακές κυψέλες και ένα δυναμικό σύστημα μετάδοσης φωτός γιανα προσαρμόζει την ποσότητα του μεταδιδόμενου φωτός καινα προσαρμόζεται στις γεωργικές ανάγκες.[22]
Η εταιρεία Artigianfer ανέπτυξε ένα φωτοβολταϊκό θερμοκήπιο του οποίου τα φωτοβολταϊκά πάνελ είναι εγκατεστημένοι σε κινητά παντζούρια. Τα πάνελ μπορούν να ακολουθήσουν την πορεία του ήλιου κατά μήκος του άξονα ανατολής-δύσης.[23]
Το 2015 ο Wen Liu από το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας στοΧεφέι της Κίνας πρότεινε μια νέα αντίληψη αγροβολταϊκών: κυρτά γυάλινα πάνελ καλυμμένα με δίχρωμο πολυμερές φιλμπου εκπέμπει επιλεκτικά μπλεκαι κόκκινα μήκη κύματος που είναι απαραίτητα γιατη φωτοσύνθεση. Όλα τα άλλα μήκη κύματος αντανακλώνται και συγκεντρώνονται σε ηλιακές κυψέλες για παραγωγή ενέργειας χρησιμοποιώντας ένα σύστημα διπλής παρακολούθησης. Τα φαινόμενα σκιάς που προκύπτουν από τακτικά φωτοβολταϊκά πάνελ πάνω από το πεδίο καλλιέργειας εξαλείφονται καθώς οι καλλιέργειες συνεχίζουν να λαμβάνουν τομπλεκαι κόκκινο μήκος κύματος που είναι απαραίτητο γιατη φωτοσύνθεση. Πολλά βραβεία έχουν απονεμηθεί για αυτόν τον νέο τύπο αγροβολταϊκών, μεταξύ άλλων το βραβείο R&D100 το 2017.[24]
Η δυσκολία τέτοιων συστημάτων είναι ναβρουντον τρόπο λειτουργίας γιανα διατηρήσουν την καλή ισορροπία μεταξύ των δύο τύπων παραγωγής σύμφωνα με τους στόχους του συστήματος. Ο λεπτός έλεγχος των πάνελ γιατην προσαρμογή της σκίασης στις ανάγκες των φυτών απαιτεί προηγμένες γεωπονικές δεξιότητες γιατην κατανόηση της ανάπτυξης των φυτών. Οι πειραματικές συσκευές αναπτύσσονται συνήθως σε συνεργασία με ερευνητικά κέντρα.[ απαιτείται παραπομπή ]
Θερμοκήπια με φασματικά επιλεκτικά ηλιακά στοιχεία
Πιθανές νέες φωτοβολταϊκές τεχνολογίες που παιρνούν τα χρώματα του φωτός που χρειάζονται τα εσωτερικά εργοστάσια, αλλά χρησιμοποιούν τα άλλα μήκη κύματος γιατην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, θα μπορούσαν κάποια μέρα να έχουν κάποια μελλοντική χρήση στα θερμοκήπια. Υπάρχουν πρωτότυπα τέτοιων θερμοκηπίων.[25][26]Τα "ημιδιαφανή" φωτοβολταϊκά πάνελ που χρησιμοποιούνται στα αγροβολταϊκά αυξάνουν την απόσταση μεταξύ των ηλιακών κυψελών και χρησιμοποιούν διαφανή πίσω φύλλα που ενισχύουν την παραγωγή τροφής παρακάτω. Σε αυτήν την επιλογή, τα σταθερά φωτοβολταϊκά πάνελ επιτρέπουν στην ανατολή-δυτική κίνηση του ήλιου να "ψεκάσει το φως του ήλιου" πάνω από τα φυτά από κάτω, μειώνοντας έτσι την "υπερέκθεση" λόγω του ημερήσιου ήλιου όπως σε διαφανή θερμοκήπια, καθώς παράγουν ηλεκτρισμό από πάνω.[27]
Ίσως ηπιο εύκολη χρήση της γεωργίας καιτων φωτοβολταϊκών είναι να επιτρέπεται σε πρόβατα ή αγελάδες[28]ναβόσκουν κάτω από φωτοβολταϊκά πάνελ. Τα πρόβατα ελέγχουν τη βλάστηση, η οποία διαφορετικά θα σκίαζε ταΦ/Β.[29]Τα πρόβατα κάνουν ακόμη πιο ενδελεχή δουλειά από τα χλοοκοπτικά καθώς μπορούν να φτάσουν γύρω από τα πόδια των κατασκευών.[29]Σε αντάλλαγμα, τα πρόβατα ή οι κατσίκες λαμβάνουν ζωοτροφές και ένα σκιερό μέρος γιανα ξεκουραστούν. Τα πρόβατα μπορεί να είναι φθηνότερα από το κούρεμα με χλοοκοπτικά.[30] Γενικά, οι διαχειριστές συστημάτων φωτοβολταϊκών πληρώνουν τους βοσκούς γιατη μεταφορά προβάτων. Πειραματικά αγροβολταϊκά προβάτων που διαπίστωσαν ότι η χαμηλότερη μάζα βοτάνων που διατίθεται σε ηλιακούς βοσκότοπους αντισταθμίστηκε από την υψηλότερη ποιότητα χορτονομής, με αποτέλεσμα την ανάλογη ανοιξιάτικη παραγωγή αρνιού μετα ανοιχτά βοσκοτόπια.[31]Τα Αγροβολταϊκά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν γιατη σκίαση αγελάδων.[32]Η ηλιακή βοσκή είναι εξαιρετικά δημοφιλής στις ΗΠΑκαι έχει δημιουργηθεί μια οργάνωση γιανατην υποστηρίξει.[33]
Ταφωτοβολταϊκά πάνελτων αγροβολταϊκών αφαιρούν το φως καιτον χώρο από τις καλλιέργειες, αλλά επηρεάζουν επίσης τις καλλιέργειες καιτηγηπου καλύπτουν με άλλους τρόπους. Δύο πιθανές επιπτώσεις είναι το νερό καιη θερμότητα.
Σε κλίματα βόρειου γεωγραφικού πλάτους, τα αγροβολταϊκά αναμένεται να αλλάξουν τομικροκλίμαγια τις καλλιέργειες τόσο θετικά όσο και αρνητικά χωρίς καθαρό όφελος, μειώνοντας την ποιότητα αυξάνοντας την υγρασία και τις ασθένειες και απαιτώντας υψηλότερη δαπάνη για φυτοφάρμακα, αλλά μετριάζοντας τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας και αυξάνοντας έτσι τις αποδόσεις. Σε χώρες με χαμηλές ή ασταθείς βροχοπτώσεις, υψηλές διακυμάνσεις θερμοκρασίας και λιγότερες ευκαιρίες για τεχνητή άρδευση, τέτοια συστήματα αναμένεται να επηρεάσουν ευεργετικά την ποιότητα του μικροκλίματος.[34]
Σε πειράματα που δοκιμάζουν τα επίπεδα εξάτμισης κάτω από ηλιακούς συλλέκτες για ανθεκτικές στη σκιά καλλιέργειες αγγουριώνκαιμαρουλιώνπου ποτίζονται με άρδευση σεμια έρημο της Καλιφόρνια, βρέθηκε εξοικονόμηση 14-29% στην εξάτμιση[35]και παρόμοια έρευνα στην έρημο της Αριζόνα έδειξε εξοικονόμηση νερού κατά 50%. για ορισμένες καλλιέργειες.[36]
Έγινε μελέτη γιατη θερμότητα της γης, τον αέρα και τις καλλιέργειες κάτω από ηλιακούς συλλέκτες γιαμια καλλιεργητική περίοδο. Διαπιστώθηκε ότι ενώ ο αέρας κάτω από τα πάνελ παρέμεινε σταθερός, ηγηκαιτα φυτά είχαν χαμηλότερες θερμοκρασίες που καταγράφηκαν.[37]
Η διπλή χρήση της γης γιατη γεωργία καιτην παραγωγή ενέργειας θα μπορούσε να αμβλύνει τον ανταγωνισμό για πόρους γης καινα επιτρέψει λιγότερη πίεση γιατην ανάπτυξη γεωργικών εκτάσεων ή φυσικών περιοχών σε ηλιακά αγροκτήματα ή τη μετατροπή των φυσικών περιοχών σε περισσότερες γεωργικές εκτάσεις.[38]Οι αρχικές προσομοιώσεις που πραγματοποιήθηκαν από τους Dupraz et al. το 2011, όπου επινοήθηκε για πρώτη φορά η λέξη «αγροβολταϊκά», υπολογίστηκε ότι η απόδοση χρήσης γης μπορεί να αυξηθεί κατά 60–70% (κυρίως όσον αφορά τη χρήση της ηλιακής ακτινοβολίας).[39][40]Οι κεντρικές κοινωνικοπολιτικές ευκαιρίες των αγροβολταϊκών περιλαμβάνουν τη διαφοροποίηση του εισοδήματος για τους αγρότες, τις βελτιωμένες σχέσεις μετην κοινότητα καιτην αποδοχή από τους κατασκευαστές φωτοβολταϊκών καιτη ζήτηση ενέργειας καιτη μείωση των εκπομπών γιατον παγκόσμιο πληθυσμό.[41]
Ένα μεγάλο πλεονέκτημα των αγροβολταϊκών είναι ότι μπορεί να ξεπεράσει τοNIMBYισμό γιατα φωτοβολταϊκά συστήματα, που έχει γίνει ένα πρόβλημα.[42]Μια αμερικανική έρευνα έρευνας αξιολόγησε εάν η δημόσια υποστήριξη γιατην ηλιακή ανάπτυξη αυξάνεται όταν η ενέργεια καιη αγροτική παραγωγή συνδυάζονται σε ένα αγροβολταϊκό σύστημα και διαπίστωσε ότι το 81,8% των ερωτηθέντων θα ήταν πιο πιθανό να υποστηρίξει την ηλιακή ανάπτυξη στην κοινότητά τους εάν ενσωματώνει τη γεωργική παραγωγή.[43]Το μοντέλο των Dinesh et al. ισχυρίζεται ότι η αξία της ηλιακής παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας σε συνδυασμό μετην ανθεκτική στη σκιά παραγωγή καλλιεργειών δημιούργησε πάνω από 30% αύξηση στην οικονομική αξία από τα αγροκτήματα που χρησιμοποιούν αγροβολταϊκά συστήματα αντί της συμβατικής γεωργίας.[44]Τα αγροβολταϊκά μπορεί να είναι ευεργετικά για τις καλοκαιρινές καλλιέργειες λόγω του μικροκλίματος που δημιουργούν και της παρενέργειας του ελέγχου της θερμότητας και της ροής του νερού.[45]Τα Αγροβολταϊκά είναι περιβαλλοντικά ανώτερα από τα συμβατικά συστήματα γεωργίας ή φωτοβολταϊκών συστημάτων. Μια μελέτη ανάλυσης του κύκλου ζωής διαπίστωσε ότι το αγροβολταϊκό σύστημα που βασίζεται σε βοσκότοπους διαθέτει διπλή συνέργεια που κατά συνέπεια παράγει 69,3% λιγότερες εκπομπές αερίων θερμοκηπίουκαι απαιτεί 82,9% λιγότερη ορυκτά ενέργειασε σύγκριση μετημη ολοκληρωμένη παραγωγή.[46]
Έχει αποδειχθεί αυξημένη απόδοση καλλιεργειών για ορισμένες καλλιέργειες:
Ένα μειονέκτημα που συχνά αναφέρεται ως σημαντικός παράγοντας στα φωτοβολταϊκά γενικά είναι η αντικατάσταση της γεωργικής γης που παράγει τρόφιμα με ηλιακούς συλλέκτες.[58][59]Οι καλλιεργήσιμες εκτάσεις είναι ο ίδιος τύπος γης στο οποίο τα φωτοβολταϊκά πάνελ είναι ταπιο αποδοτικά.[58] Παρά το γεγονός ότι επιτρέπεται να υπάρχει κάποια γεωργία στον ηλιακό σταθμό ηλεκτροπαραγωγής, τα αγροβολταϊκά μπορεί να συνοδεύονται από πτώση της παραγωγής.[59][60]Ανκαι ορισμένες καλλιέργειες σε ορισμένες περιπτώσεις, όπως το μαρούλι στην Καλιφόρνια, δεν φαίνεται να επηρεάζονται από τη σκίαση όσον αφορά την απόδοση,[61][58] κάποια γηθα θυσιαστεί γιατην τοποθέτηση δομών και εξοπλισμού συστημάτων.[59]
Τα αγροβολταϊκά θα λειτουργήσουν καλά μόνο για φυτά που χρειάζονται σκιά και όπου το φως του ήλιου δεν είναι περιοριστικός παράγοντας. Οι σκιερές καλλιέργειες αντιπροσωπεύουν μόνο ένα μικρό ποσοστό της γεωργικής παραγωγικότητας.[62][ χρειάζεται προσφορά για επαλήθευση ]Για παράδειγμα, οι καλλιέργειες σιταριούδεν έχουν καλή απόδοση σε περιβάλλον χαμηλού φωτισμού καιδεν είναι συμβατές μετα αγροβολταϊκά.[62]
Τα αγροβολταϊκά θερμοκήπια είναι αναποτελεσματικά. Σεμια μελέτη, προσομοιώθηκαν θερμοκήπια μετη μισή οροφή καλυμμένη με πάνελ καιη προκύπτουσα παραγωγή καλλιεργειών μειώθηκε κατά 64% καιη παραγωγικότητα των πάνελ μειώθηκε κατά 84%.[63][ απαρχαιωμένος πηγή ]
Μια μελέτη εντόπισε εμπόδια στην υιοθέτηση των αγροβολταϊκών μεταξύ των αγροτών που περιλαμβάνουν (i) επιθυμητή βεβαιότητα μακροπρόθεσμης παραγωγικότητας γης, (ii) δυνατότητες αγοράς, (iii) δίκαιη αποζημίωση και (iv) ανάγκη για προσχεδιασμένη ευελιξία του συστήματος γιατην προσαρμογή διαφορετικών κλιμάκων, τύπους εργασιών και μεταβαλλόμενες γεωργικές πρακτικές.[64]
Τα αγροβολταϊκά απαιτούν μια μεγάλη επένδυση, όχι μόνο στις ηλιακές συστοιχίες, αλλά σε διαφορετικά γεωργικά μηχανήματα και ηλεκτρική υποδομή. Η πιθανότητα τα αγροτικά μηχανήματα να βλάψουν την υποδομή μπορεί επίσης να αυξήσει τα ασφάλιστρα σε αντίθεση με τις συμβατικές ηλιακές συστοιχίες. Στη Γερμανία, το υψηλό κόστος θα μπορούσε να καταστήσει δύσκολη τη χρηματοδότηση τέτοιων συστημάτων για τους αγρότες που βασίζονται σε συμβατικά γεωργικά δάνεια, αλλά είναι πιθανό ότι στους μελλοντικούς κυβερνητικούς κανονισμούς, οι αλλαγές στην αγορά καιοι επιδοτήσεις μπορεί να δημιουργήσουν μια νέα αγορά για τους επενδυτές σε τέτοια προγράμματα, εντελώς διαφορετικές ευκαιρίες χρηματοδότησης.[65]
Τα φωτοβολταϊκά συστήματα είναι τεχνολογικά πολύπλοκα, πράγμα που σημαίνει ότι οι αγρότες δενθα είναι σε θέση να επιδιορθώσουν ορισμένα πράγματα που μπορεί να χαλάσουν ή να καταστραφούν και απαιτούν επαρκή ομάδα επαγγελματιών. Στην περίπτωση της Γερμανίας η μέση αύξηση του κόστους εργασίας λόγω των αγροβολταϊκών συστημάτων αναμένεται να είναι περίπου 3%.[66]Τονα επιτρέπεται στα πρόβατα να βόσκουν ανάμεσα στα ηλιακά πάνελ μπορεί να είναι μια ελκυστική επιλογή γιατην εξαγωγή πρόσθετης γεωργικής χρήσης από τις συμβατικές ηλιακές συστοιχίες, αλλά μπορεί ναμην υπάρχουν αρκετοί βοσκοί διαθέσιμοι.[67]
Η σκιά που παράγεται από συστήματα που βρίσκονται στην κορυφή των καλλιεργειών μπορεί να μειώσει την παραγωγή ορισμένων καλλιεργειών, αλλά τέτοιες απώλειες μπορεί να αντισταθμιστούν από την παραγόμενη ενέργεια.[ απαιτείται παραπομπή ] Πολλά πειραματικά οικόπεδα έχουν εγκατασταθεί από διάφορους οργανισμούς σε όλο τον κόσμο, αλλά κανένα τέτοιο σύστημα δεν είναι γνωστό ότι είναι εμπορικά βιώσιμο εκτός Κίνας και Ιαπωνίας.
Ο σημαντικότερος παράγοντας γιατην οικονομική βιωσιμότητα των αγροβολταϊκών είναι το κόστος εγκατάστασης των φωτοβολταϊκών πάνελ.[ απαιτείται παραπομπή ] Υπολογίζεται ότι στη Γερμανία, η επιδότηση της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας τέτοιων έργων κατά λίγο περισσότερο από 300% ( τιμολόγια τροφοδοσίας (FIT)) μπορεί να καταστήσει τα αγροβολταϊκά συστήματα οικονομικά αποδοτικά για τους επενδυτές και, επομένως, να αποτελεί μέρος τουτο μελλοντικό μείγμα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
ΟΑδόλφος Γκετσμπέργκερ, ιδρυτής του Ινστιτούτου Fraunhofer το 1981, μαζί μετον Armin Zastrow, διατύπωσαν τη θεωρία γιατη διπλή χρήση της αρόσιμης γηςγια παραγωγή ηλιακής ενέργειας και καλλιέργεια φυτών το 1982, η οποία θα αντιμετώπιζε το πρόβλημα του ανταγωνισμού γιατη χρήση της αρόσιμης γης μεταξύ της παραγωγής ηλιακής ενέργειας και τις καλλιέργειες.[69][70]Το σημείο κορεσμού φωτός είναι η μέγιστη ποσότητα φωτονίων που απορροφάται από ένα είδος φυτού: περισσότερα φωτόνια δενθα αυξήσουν τον ρυθμό της φωτοσύνθεσης (βλ. επίσης φωτοαναπνοή). Αναγνωρίζοντας αυτό, ο Akira Nagashima πρότεινε επίσης συνδυασμό φωτοβολταϊκών (PV) συστημάτων και γεωργίας γιατη χρήση του υπερβολικού φωτός, και ανέπτυξε τα πρώτα πρωτότυπαστην Ιαπωνία το 2004.[71]
Ο όρος «αγροβολταϊκά» μπορεί να χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά σε δημοσίευση του 2011.[72]Η έννοια έχει ονομαστεί "αγροφωτοβολταϊκά" σεμια γερμανική αναφορά,[73][74]και ένας όρος που μεταφράζεται ως "κοινή χρήση ηλιακής ενέργειας" έχει χρησιμοποιηθεί σταΙαπωνικά.[75] Εγκαταστάσεις όπως τα φωτοβολταϊκά θερμοκήπια μπορούν να θεωρηθούν αγροβολταϊκά συστήματα.
Στην Ευρώπη, στις αρχές της δεκαετίας του 2000, κατασκευάστηκαν πειραματικά φωτοβολταϊκά θερμοκήπια, με μέρος της στέγης του θερμοκηπίου να αντικατασταθεί από φωτοβολταϊκά πάνελ. Στην Αυστρία, ένα μικρό πειραματικό αγροβολταϊκό σύστημα ανοιχτού πεδίου κατασκευάστηκε το 2007,[76]και ακολούθησαν δύο πειράματα στην Ιταλία.[77]Στη συνέχεια ακολούθησαν πειράματα στη Γαλλία καιτη Γερμανία.[78]
ο 2004 ο Günter Czaloun πρότεινε ένα φωτοβολταϊκό σύστημα παρακολούθησης με σύστημα σχοινιού. Το πρώτο πρωτότυπο κατασκευάστηκε στοΝότιο Τιρόλοτο 2007 σε έκταση 0,1 εκταρίων. Η δομή του καλωδίου είναι πάνω από πέντε μέτρα πάνω από την επιφάνεια. Ένα νέο σύστημα παρουσιάστηκε στο συνέδριο Intersolar 2017 στο Μόναχο. Αυτή η τεχνολογία ενδέχεται να είναι λιγότερο δαπανηρή από άλλα συστήματα ανοιχτού πεδίου επειδή απαιτεί λιγότερο χάλυβα.[79]
Ένα πιλοτικό έργο ξεκίνησε στο Βέλγιο το 2020, το οποίο θα δοκιμάσει εάν είναι βιώσιμη η καλλιέργεια αχλαδιών μεταξύ φωτοβολταϊκών πάνελ.[80] Ένα δεύτερο πιλοτικό έργο εγκαταστάθηκε το 2021, το οποίο δοκιμάζει τις αροτραίες καλλιέργειες σε εναλλαγή καλλιεργειών, συγκρίνοντας ένα σύστημα στατικής διπλής όψης και ενός συστήματος παρακολούθησης μονού άξονα.[81]
Τα αγροβολταϊκά ξεκίνησαν στον Καναδά.[82] Μεταξύ του ενός τετάρτου (vertical bifacial PV) και άνω του ενός τρίτου (single-axis tracking PV) των αναγκών ηλεκτρικής ενέργειας του Καναδά μπορούν να καλυφθούν αποκλειστικά από τα αγροβολταϊκά που χρησιμοποιούν μόνο το 1% των σημερινών γεωργικών εκτάσεων.[83] Απαιτούνται αρκετές πολιτικές γιανα ξεπεραστούν τα ρυθμιστικά εμπόδια στην Αλμπέρτα[84]καιστο Οντάριο[85]γιανα υποστηριχθεί η ταχεία ανάπτυξη αγροβολταϊκών στον Καναδά. Μιαμη κερδοσκοπική εταιρεία, η Agrivoltaics Canada, έχει δημιουργηθεί γιανα διατηρήσει τους αγρότες του Καναδά στη γεωργία.[86]ΤοIvey Business School πραγματοποίησε το πρώτο αγροβολταϊκό συνέδριο στον Καναδά το 2022.[87]Η καναδική εταιρεία φωτοβολταϊκών Heliene έθεσε στο εμπόριο ολοκληρωμένα Φ/Β θερμοκηπίου.[88]
Τρία αγρο-φωτοβολταϊκά συστήματα ισχύος 13 kWp κατασκευάστηκαν στη Χιλή το 2017. Στόχος αυτού του έργου, που υποστηρίζεται από τη Μητροπολιτική Περιφέρεια του Σαντιάγο, ήταν η μελέτη των φυτών που μπορούν να επωφεληθούν από τη σκίαση του αγροβολταϊκού συστήματος. Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιήθηκε γιατην τροφοδοσία των γεωργικών εγκαταστάσεων: καθαρισμός, συσκευασία και ψυκτική αποθήκευση γεωργικής παραγωγής και θερμοκοιτίδες για αυγά. Ένα από τα συστήματα εγκαταστάθηκε σεμια περιοχή με πολλές διακοπές ρεύματος.[89]
Οι κινεζικές εταιρείες έχουν αναπτύξει πολλά GW ηλιακών σταθμών παραγωγής ενέργειας που συνδυάζουν τη γεωργία καιτην παραγωγή ηλιακής ενέργειας, είτε φωτοβολταϊκά θερμοκήπια είτε εγκαταστάσεις ανοιχτού πεδίου.
Εδώ και 30 χρόνια, το Elion Group προσπαθεί να καταπολεμήσει τηνερημοποίησηστην περιοχή Kubuqi.[90] Μεταξύ των τεχνικών που χρησιμοποιήθηκαν, εγκαταστάθηκαν αγροβολταϊκά συστήματα γιατην προστασία των καλλιεργειών καιτην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.[ απαιτείται παραπομπή ]Ο Wan You-Bao έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 2007 για εξοπλισμό συστήματος σκίασης γιατην προστασία των καλλιεργειών στην έρημο. Οι σκιές είναι εξοπλισμένες με φωτοβολταϊκών πάνελ.[91]
Το 2017 εγκαταστάθηκε μια κατασκευή με 500 kWp εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής ανοιχτού πεδίου κοντά στηΒιροβίτιτσα-Ποντράβινα. Οι γεωπονικές μελέτες υποστηρίζονται από τοΠανεπιστήμιο του Osijekκαιτη σχολή γεωργικών μηχανικών της Slatina. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιείται γιατο αρδευτικό σύστημα καιτα γεωργικά μηχανήματα. Στην αρχή οι καλλιέργειες που απαιτούν σκιά θα δοκιμαστούν κάτω από τη συσκευή.[ απαιτείται παραπομπή ]
Το Τμήμα Γεωπονίας τουΠανεπιστημίου του Aarhus ξεκίνησε ένα έργο μελέτης αγροβολταϊκών συστημάτων σε οπωρώνες το 2014.[92]Το 2023 το πανεπιστήμιο υπολόγισε ότι η Ευρώπη θα μπορούσε να φιλοξενήσει 51 TW αγροβολταϊκής ισχύος, παράγοντας 71.500 TWh ηλεκτρικής ενέργειας ετησίως (25 φορές υψηλότερη από την τρέχουσα ζήτηση ενέργειας).[93]
Από τις αρχές της δεκαετίας του 2000, στη Γαλλία έχουν κατασκευαστεί πειραματικά φωτοβολταϊκά θερμοκήπια. Η εταιρεία Akuo Energy αναπτύσσει την ιδέα της γιατοagrinergie από το 2007. Τα πρώτα τους εργοστάσια παραγωγής ενέργειας αποτελούνταν από εναλλαγή καλλιεργειών και ηλιακούς συλλέκτες. Οι νέοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής είναι θερμοκήπια.[ απαιτείται παραπομπή ]Το 2017 η εταιρεία Tenergie ξεκίνησε την ανάπτυξη φωτοβολταϊκών θερμοκηπίων με αρχιτεκτονική που διαχέει το φως προκειμένου να μειώσει τις αντιθέσεις μεταξύ των ζωνών φωτός καιτων ζωνών σκιάς που δημιουργούνται από ηλιακούς συλλέκτες.[94]
Από το 2009, οιINRA, IRSTEAκαιSun'R εργάζονται στο πρόγραμμα Sun'Agri.[95] Ένα πρώτο πρωτότυπο που εγκαταστάθηκε στο χωράφι με σταθερά πάνελ κατασκευάστηκε το 2009 σεμια επιφάνεια 0,1 εκταρίων στοΜονπελιέ.[96] Άλλα πρωτότυπα με κινητά πάνελ ένος άξονα κατασκευάστηκαν το 2014[96]καιτο 2017. Στόχος αυτών των μελετών είναι η διαχείριση του μικροκλίματος που λαμβάνουν τα φυτά καιη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, βελτιστοποιώντας τη θέση των πάνελ. καινα μελετήσει πώς κατανέμεται η ακτινοβολία μεταξύ των καλλιεργειών καιτων φωτοβολταϊκών πάνελ. Το πρώτο αγροβολταϊκό εργοστάσιο στο ανοιχτό πεδίο του Sun'R κατασκευάστηκε την άνοιξη του 2018 στοΤρεσέρσταΑνατολικά Πυρηναία. Αυτή η μονάδα έχει ισχύ 2,2 MWp εγκατεστημένη σε 4,5 εκτάρια αμπελώνων. Θα αξιολογήσει, σε μεγάλη κλίμακα καισε πραγματικές συνθήκες, την απόδοση του συστήματος Sun'Agri στους αμπελώνες.[97]
Το 2016, η εταιρεία Agrivolta εξειδικεύτηκε στα αγροβολταϊκά.[98] Μετά από ένα πρώτο πρωτότυπο που κατασκευάστηκε το 2017 στην Αιξ-αν-Προβάνς, η Agrivolta ανέπτυξε το σύστημά της σε οικόπεδο του Εθνικού Ινστιτούτου Ερευνών Οπωροκηπευτικών (Astredhor) στοΥέρ.[99]Η Agrivolta κέρδισε πολλά βραβεία καινοτομίας.[100]Η Agrivolta παρουσίασε την τεχνολογία της στοCESστοΛας Βέγκαςτο 2018.[101]
Το 2011 το Fraunhofer Institute ISE άρχισε να ερευνά τα αγροβολταϊκά. Η έρευνα συνεχίζεται μετο έργο APV-Resola, το οποίο ξεκίνησε το 2015 και είχε προγραμματιστεί να ολοκληρωθεί το 2020. Ένα πρώτο πρωτότυπο 194,4 kWp επρόκειτο να κατασκευαστεί το 2016 από την Hilber Solar (σήμερα AgroSolar Europe)[102]σεμια τοποθεσία 0,5 εκταρίων που ανήκει στο συνεταιριστικό αγρόκτημα Hofgemeinschaft Heggelbach στοHerdwangen.[103] Από το 2015, η παραγωγή φωτοβολταϊκής ενέργειας εξακολουθεί ναμην είναι οικονομικά βιώσιμη στη Γερμανία χωρίς κρατικές επιδοτήσεις FIT.[104] Από το 2021, τα FIT δεν είναι διαθέσιμα στη Γερμανία για αγροβολταϊκά συστήματα.[105]
Έργα για απομονωμένες τοποθεσίες μελετώνται από τοΠανεπιστήμιο AmityστηΝόιντα, στη βόρεια Ινδία.[106]Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε το 2017 εξέτασε τις δυνατότητες των αγροβολταϊκών γιααμπελώνεςστην Ινδία. Το αγροβολταϊκό σύστημα που μελετάται σε αυτό το άρθρο αποτελείται από ηλιακούς συλλέκτες που παρεμβάλλονται μεταξύ των καλλιεργειών γιατον περιορισμό της σκίασης στα φυτά. Αυτή η μελέτη υποστήριξε ότι το σύστημα θα μπορούσε να αυξήσει τα έσοδα (όχι τα κέρδη) των Ινδών αγροτών σεμια συγκεκριμένη περιοχή κατά 1500% (αγνοώντας το επενδυτικό κόστος).[107][108]
Τον Δεκέμβριο του 2021 ηCochin International Airport Limitedμετην αγροβολταϊκή γεωργία του αεροδρομίου που κλιμακώθηκε σε 20 στρέμματα έγινε η μεγαλύτερη του είδους της στη χώρα.[109]
Το Ερευνητικό Ινστιτούτο MIGAL Galilee (מרכז ידע גליל עליון)[110] είναι ο ηγέτης στον τομέα των αγροβολταϊκών στο Ισραήλ. Το ινστιτούτο δημιούργησε ένα κέντρο γνώσης για τις αγροβολταϊκές τεχνολογίες και δύο ετήσια συνέδρια APV στο Ισραήλ.[111][112]Το συνέδριο πραγματοποιείται σε συνεργασία με πολλούς διακεκριμένους φορείς από το Ισραήλ και από όλο τον κόσμο.
Πέρα από τις συνεχιζόμενες δραστηριότητες, το Υπουργείο Ενέργειας έχει εκδώσει χρηματοδότηση για δεκάδες πιλότους αγροβολταϊκών[113]στο Ισραήλ προκειμένου να επιτευχθούν οι στόχοι του συνεδρίου COP27 και η MIGAL έχει αναλάβει πολλούς από αυτούς τους πιλότους, ειδικά επειδή το Ισραήλ είναι η μόνη χώρα που ερευνά και προωθεί τον τομέα των Αγροβολταϊκών σε εθνική κλίμακα καιμε κρατική υποστήριξη.[114][115]
Το 2009 και το 2011 τοποθετήθηκαν αγροβολταϊκά συστήματα με σταθερά πάνελ πάνω από αμπελώνες. Τα πειράματα έδειξαν ελαφρά μείωση της απόδοσης και όψιμες συγκομιδές.[116][117]
Το 2009 η ιταλική εταιρεία REM TEC ανέπτυξε ένα ηλιακό σύστημα παρακολούθησης διπλού άξονα. Το 2011 και το 2012, η REM TEC κατασκεύασε αρκετά MW αγροβολταϊκών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής ανοιχτού πεδίου.[118][119][120]Τα φωτοβολταϊκών πάνελ είναι εγκατεστημένοι 5 μέτρα πάνω από το έδαφος γιατη λειτουργία γεωργικών μηχανημάτων. Η σκιά λόγω της κάλυψης των φωτοβολταϊκών πάνελ υποστήριξε ότι ήταν μικρότερη από 15%, ώστε να ελαχιστοποιηθεί η επίδρασή της στις καλλιέργειες. Η εταιρεία διαφημίζεται ως η πρώτη που προσφέρει "αυτοματοποιημένα ολοκληρωμένα συστήματα σκίασης δικτύων στη δομή στήριξης".[121]Η REM TEC έχει επίσης σχεδιάσει ένα ηλιακό σύστημα παρακολούθησης διπλού άξονα ενσωματωμένο στη δομή του θερμοκηπίου. Σύμφωνα μετην ιστοσελίδα της εταιρείας, ο έλεγχος της θέσης των ηλιακών συλλεκτών θα βελτιστοποιούσε το μικροκλίμα του θερμοκηπίου.[122]
Πιο πρόσφατα, η ιταλική Εθνική Υπηρεσία Νέων Τεχνολογιών, Ενέργειας και Βιώσιμης Οικονομικής Ανάπτυξης(ENEA) εγκαινίασε το εθνικό δίκτυο για βιώσιμα αγροβολταϊκά συστήματα[123] ως μέρος της αποστολής «Πράσινη επανάσταση και οικολογική μετάβαση» του Εθνικού Σχεδίου Ανάκαμψης και Ανθεκτικότητας. Σύμφωνα με μελέτη που διεξήχθη από το ENEA καιτο Università Cattolica del Sacro Cuore, οι οικονομικές και περιβαλλοντικές επιδόσεις των αγροβολταϊκών συστημάτων είναι παρόμοιες με εκείνες των επίγειων φωτοβολταϊκών σταθμών. Στόχος της ENEA είναι να αυξήσει την εγκατεστημένη ισχύ κατά 30 GW. Γιατην ENEA, το 0,32% των ιταλικών γεωργικών εκτάσεων θα καλυφθεί από φωτοβολταϊκά συστήματα προκειμένου να επιτευχθεί το 50% των στόχων του εθνικού ενεργειακού σχεδίου.[124]
Η Ιαπωνία ήταν η πρώτη χώρα που ανέπτυξε αγροβολταϊκά ανοιχτού πεδίου όταν το 2004 ο Akira Nagashima ανέπτυξε μια αποσυναρμολογούμενη κατασκευή που δοκίμασε σε πολλές καλλιέργειες. Οι αφαιρούμενες κατασκευές επιτρέπουν στους αγρότες να αφαιρούν ή να μετακινούν εγκαταστάσεις με βάση τις αμειψισπορές και τις ανάγκες τους.[125] Από τότε έχει αναπτυχθεί ένας αριθμός μεγαλύτερων εγκαταστάσεων με μόνιμες κατασκευές και δυναμικά συστήματα, καιμε ισχύ πολλών MW.[126][127][128] Ένα εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας 35 MW, εγκατεστημένο σε 54 εκτάρια, ξεκίνησε τη λειτουργία τουτο 2018. Αποτελείται από πάνελ δύο μέτρα πάνω από το έδαφος στο χαμηλότερο σημείο τους, τοποθετημένα σε χαλύβδινους πασσάλους σε θεμέλια από σκυρόδεμα. Το ποσοστό σκίασης του φυτού είναι πάνω από 50%, μια τιμή υψηλότερη από τη σκίαση 30% που συναντάται συνήθως στα συστήματα Nagashima. Κάτω από τα πάνελ οι αγρότες θα καλλιεργήσουν τζίνσενγκ, ασιτάμπα και κόλιανδρο σε πλαστικές σήραγγες. Το τζίνσενγκ επιλέχθηκε επειδή απαιτεί βαθύ σχήμα. Η περιοχή χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως γιατην καλλιέργεια γκαζόν για γήπεδα γκολφ, αλλά επειδή τογκολφ έγινε λιγότερο δημοφιλές στην Ιαπωνία, η γεωργική γη είχε αρχίσει να εγκαταλείπεται.[129]Το 2013 είχε δημοπρατηθεί πρόταση για ηλιακό σταθμό ισχύος 480 MW πουθα κατασκευαστεί στο νησί Ukujima, μέρος του οποίου θα είναι αγροβολταϊκά. Η κατασκευή υποτίθεται ότι θα ξεκινήσει το 2019.[130]
Γιανα λάβουν άδεια εκμετάλλευσης ηλιακών συλλεκτών σε καλλιέργειες, η ιαπωνική νομοθεσία απαιτεί από τους αγρότες να διατηρούν τουλάχιστον το 80% της γεωργικής παραγωγής. Οι αγρότες πρέπει να αφαιρέσουν τα πάνελ εάν ο δήμος διαπιστώσει ότι σκιάζουν πάρα πολλές καλλιέργειες. Ταυτόχρονα, η ιαπωνική κυβέρνηση χορηγεί υψηλές επιδοτήσεις, γνωστές ως FIT, γιατην τοπική παραγωγή ενέργειας, γεγονός που επιτρέπει στους ιδιοκτήτες γης, χρησιμοποιώντας τα μάλλον αδύναμα και ελαφριά συστήματα, να παράγουν πολύ περισσότερα έσοδα από την παραγωγή ενέργειας παρά από τη γεωργία.[131]
Στη Μαλαισία, η Cypark Resources Berhad (Cypark), ο μεγαλύτερος κατασκευαστής έργων ανανεώσιμων πηγών ενέργειας της Μαλαισίας, ανέθεσε το 2014 το πρώτο Agriculture Integrated Photo Voltaic Farm (AIPV) της Μαλαισίας στηνKuala Perlis. Το AIPV συνδυάζει μια ηλιακή εγκατάσταση 1 MW με γεωργικές δραστηριότητες σε 5 στρέμματα γης. Η AIPV παράγει, μεταξύ άλλων, πεπόνια, τσίλι, αγγούρια που πωλούνται στην τοπική αγορά.[ απαιτείται παραπομπή ]
Η Cypark ανέπτυξε αργότερα άλλες τέσσερις ηλιακές φάρμες ενσωματωμένες σε γεωργικές δραστηριότητες: 6MW στην Kuala Perlis με εκτροφή αιγοπροβάτων, 425KW στο Pengkalan Hulu με τοπικά λαχανικά και 4MW στο Jelebu και 11MW στην Tanah Merah με αιγοπρόβατα.[ απαιτείται παραπομπή ]
ΤοUniversiti Putra Malaysia, το οποίο ειδικεύεται στηγεωπονία, ξεκίνησε πειράματα το 2015 σε φυτείες Orthosiphon stamineus, ένα φαρμακευτικό βότανο που συχνά ονομάζεται τσάι Java στα αγγλικά. Πρόκειται γιαμια σταθερή κατασκευή εγκατεστημένη σεμια πειραματική επιφάνεια περίπου 0,4 εκτάρια.[132]
Τα αγροβολταϊκά είναι μία από τις λύσεις που μελετήθηκαν γιατην αύξηση του μεριδίου των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας στο ενεργειακό μείγμα της Κορέας.[ απαιτείται παραπομπή ]Η κυβέρνηση της Νότιας Κορέας έχει υιοθετήσει τοΣχέδιο 3020γιατην ενεργειακή πολιτική, με στόχο το 20% του ενεργειακού εφοδιασμού να βασίζεται σε ανανεώσιμες πηγές έως το 2030,[133] έναντι 5% το 2017.[ απαιτείται παραπομπή ]Το 2019 ιδρύθηκε η Korea Agrivoltaic Association γιατην προώθηση καιτην ανάπτυξη της βιομηχανίας αγροβολταϊκών της Νότιας Κορέας.[134]Η SolarFarm Ltd κατασκεύασε τον πρώτο αγροβολταϊκό σταθμό ηλεκτροπαραγωγής στη Νότια Κορέα το 2016 και παρήγαγε ρύζι.[135]
Η Νότια Κορέα έχει πολύ λίγη γεωργική γησε σύγκριση μετα περισσότερα έθνη.[ απαιτείται παραπομπή ]Οι εθνικοί νόμοι περί ζώνων, που ονομάζονται κανονισμοί διαχωρισμού, καθιστούσαν παράνομη την κατασκευή ηλιακών πάρκων κοντά σε δρόμους ή κατοικημένες περιοχές, αυτό σήμαινε ότι τα ηλιακά πάρκα πρέπει να εγκατασταθούν σε κατά τα άλλα μη παραγωγικές βουνοπλαγιές, όπου ήταν δύσκολο να προσπελαστούν και είχαν καταστραφεί κατά τη διάρκεια καταιγίδων. Το 2017 οι κανόνες διαχωρισμού αναθεωρήθηκαν, επιτρέποντας στις κομητείες να διαμορφώσουν τους δικούς τους κανονισμούς. Από τότε έχει εγκατασταθεί ένας αριθμός αγροβολταϊκών σταθμών. Η επέκταση των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων σε όλη την ύπαιθρο έχει εξοργίσει τους κατοίκους της περιοχής και έχει οδηγήσει σε πολλές διαμαρτυρίες, καθώς τα πάνελ θεωρούνται άσχημα αισθητικά καιοι άνθρωποι φοβούνται ρύπανση από τοξικά υλικά που χρησιμοποιούνται στα πάνελ ή κίνδυνο από «ηλεκτρομαγνητικά κύματα». Η αντίσταση των δυσαρεστημένων ντόπιων στη βιομηχανία έχει οδηγήσει σε αμέτρητες νομικές μάχες σε όλη τη χώρα. ΟΚιμ Τσανγκ Χαν, εκτελεστική γραμματεία της Ένωσης Αγροβολταϊκών της Κορέας, ισχυρίζεται ότι τα προβλήματα στον κλάδο προκαλούνται από τα «Fake News».[136]
Το γερμανικό Ινστιτούτο Fraunhofer ισχυρίστηκε το 2021 ότι η κυβέρνηση της Νότιας Κορέας σχεδιάζει να κατασκευάσει 100.000 αγροβολταϊκά συστήματα σε αγροκτήματα ως συνταξιοδοτική πρόβλεψη για τους αγρότες.[137]
Η SolAgra ενδιαφέρεται γιατο concept σε συνεργασία μετο Τμήμα Γεωπονίας τουΠανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Ντέιβις. Ένας πρώτος σταθμός ηλεκτροπαραγωγής σε 0,4 εκτάρια βρίσκεται υπό ανάπτυξη. Ως έλεγχος χρησιμοποιείται έκταση 2,8 εκταρίων. Μελετώνται διάφορα είδη καλλιεργειών: μηδική, σόργο, μαρούλι, σπανάκι, παντζάρια, καρότα, σέσκουλα, ραπανάκια, πατάτες, ρόκα, μέντα, γογγύλια, κατσαρό λάχανο, μαϊντανός, κόλιανδρος, φασόλια, μπιζέλια, ασκαλώνια και μουστάρδα.[138] Μελετώνται επίσης έργα για απομονωμένες τοποθεσίες.[139]Τα πειραματικά συστήματα μελετώνται από πολλά πανεπιστήμια: το έργο Biosphere 2στοΠανεπιστήμιο της Αριζόνας,[140]το έργο Stockbridge School of Agriculture(Πανεπιστήμιο της Μασαχουσέτης στο Άμχερστ).[141]Το Jack's Solar Garden στο Κολοράντο καλλιεργεί λαχανικά κάτω από μια σειρά 3.200 φωτοβολταϊκών πάνελ.[142]
Η Fraunhofer ISE έχει αναπτύξει το αγροβολταϊκό της σύστημα σεμια φάρμα γαρίδας που βρίσκεται στηνεπαρχία Bạc LiêuστοΔέλτα του Μεκόνγκ. Σύμφωνα με αυτό το ινστιτούτο, τα αποτελέσματα του πιλοτικού τους έργου δείχνουν ότι η κατανάλωση νερού έχει μειωθεί κατά 75%. Το σύστημά τους μπορεί να προσφέρει άλλα οφέλη, όπως σκίαση για τους εργαζόμενους, καθώς και χαμηλότερη και σταθερή θερμοκρασία νερού για καλύτερη ανάπτυξη της γαρίδας.[143]
Στην Ελλάδα δεν υπάρχει μέχρι στιγμής κάποια αξιόλογη προσπάθεια γιατην δημιουργία αγροβολταϊκών. Τον Ιανουάριο του 2024 μπήκε σε δημοσιά διαβούλευση ένα νομοσχέδιο γιατην θεσμική αναγνώριση των αγροβολταϊκών συστημάτων.[144]
↑Dupraz, C.; Marrou, H.; Talbot, G.; Dufour, L.; Nogier, A.; Ferard, Y. (2011). «Combining solar photovoltaic panels and food crops for optimising land use: Towards new agrivoltaic schemes». Renewable Energy36 (10): 2725–2732. doi:10.1016/j.renene.2011.03.005.
↑Weselek, Axel; Bauerle, Andrea; Zikeli, Sabine; Lewandowski, Iris; Högy, Petra (April 2021). «Effects on Crop Development, Yields and Chemical Composition of Celeriac (Apium graveolens L. var. rapaceum) Cultivated Underneath an Agrivoltaic System» (στα αγγλικά). Agronomy11 (4): 733. doi:10.3390/agronomy11040733. ISSN2073-4395.
↑Sekiyama, Takashi; Nagashima, Akira (June 2019). «Solar Sharing for Both Food and Clean Energy Production: Performance of Agrivoltaic Systems for Corn, A Typical Shade-Intolerant Crop» (στα αγγλικά). Environments6 (6): 65. doi:10.3390/environments6060065. ISSN2076-3298.
↑Castellano, Sergio (2014-12-21). «Photovoltaic greenhouses: evaluation of shading effect and its influence on agricultural performances» (στα αγγλικά). Journal of Agricultural Engineering45 (4): 168–175. doi:10.4081/jae.2014.433. ISSN2239-6268.
↑Pascaris, Alexis S.; Schelly, Chelsea; Pearce, Joshua M. (December 2020). «A First Investigation of Agriculture Sector Perspectives on the Opportunities and Barriers for Agrivoltaics» (στα αγγλικά). Agronomy10 (12): 1885. doi:10.3390/agronomy10121885. ISSN2073-4395.
↑Dupraz, C.; Marrou, H.; Talbot, G.; Dufour, L.; Nogier, A.; Ferard, Y. (2011). «Combining solar photovoltaic panels and food crops for optimising land use: Towards new agrivoltaic schemes». Renewable Energy36 (10): 2725–2732. doi:10.1016/j.renene.2011.03.005.
↑Schindele, Stefan (2013). «Combining Pv And Food Crops To Agrophotovoltaic–Optimization Of Orientation And Harvest». 13th IAEE European Conference.
↑«APV Resola». APV Resola (στα Γερμανικά). Ανακτήθηκε στις 11 Σεπτεμβρίου 2017.
↑Willockx, Brecht; Lavaert, Cas; Cappelle, Jan (November 2023). «Performance evaluation of vertical bifacial and single-axis tracked agrivoltaic systems on arable land». Renewable Energy217: 119181. doi:10.1016/j.renene.2023.119181.
↑Wallace, Janet (6 Ιουλίου 2020). «Agri-voltaics». Small Farm Canada (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 26 Φεβρουαρίου 2023.
↑Jamil, Uzair; Bonnington, Abigail; Pearce, Joshua M. (January 2023). «The Agrivoltaic Potential of Canada» (στα αγγλικά). Sustainability15 (4): 3228. doi:10.3390/su15043228. ISSN2071-1050.
↑Jamil, Uzair; Pearce, Joshua M. (January 2023). «Energy Policy for Agrivoltaics in Alberta Canada» (στα αγγλικά). Energies16 (1): 53. doi:10.3390/en16010053. ISSN1996-1073.
↑Pearce, Joshua M. (January 2022). «Agrivoltaics in Ontario Canada: Promise and Policy» (στα αγγλικά). Sustainability14 (5): 3037. doi:10.3390/su14053037. ISSN2071-1050.
↑Canada, Agrivoltaics. «Agrivoltaics Canada». Agrivoltaics Canada (στα Αγγλικά). Ανακτήθηκε στις 26 Φεβρουαρίου 2023.
↑Othman, N. F.; Su, A. S. Mat; Ya'acob, M. E. (2018). «Promising Potentials of Agrivoltaic Systems for the Development of Malaysia Green Economy» (στα αγγλικά). IOP Conference Series: Earth and Environmental Science146 (1): 012002. doi:10.1088/1755-1315/146/1/012002. ISSN1755-1315.
