До сих пор площади предназначались либо для фотоэлектрических систем, либо для фотосинтеза, то есть для выработки электроэнергии или выращивания сельскохозяйственных культур. Однако пилотный проект агрофотоэлектрических систем (APV) вблизи Боденского озера теперь продемонстрировал, что оба вида использования совместимы. Двойное использование земли является ресурсосберегающим, снижает конкуренцию за землю и дополнительно открывает новый источник дохода для фермеров. Уже год крупнейшая в Германии система APV проходит испытания в фермерском кооперативе Demeter Heggelbach. В демонстрационном проекте «Агрофотоэлектроэнергетика - ресурсосберегающее землепользование» (APV-Resola)», проводимом Фраунгоферовским институтом систем солнечной энергии ISE, солнечные модули для производства электроэнергии устанавливаются прямо над посевами на площади в одну треть гектара. солнечный урожай энергии и продукции был собран на обоих уровнях.
Результаты проекта за первый год - полный успех: агрофотоэлектрическая система оказалась пригодной для практики и стоит столько же, сколько небольшая солнечная система на крыше. Урожайность достаточно высока и может быть выгодно продана на рынка», - объясняет Стефан Шинделе, руководитель проекта по агрофотогальванике Fraunhofer ISE.
Агрофотоэлектричество (APV) может открыть новое пространство, которое срочно необходимо для расширения фотоэлектрических систем в Германии. В то же время APV может смягчить конфликт интересов между сельским хозяйством и открытыми фотоэлектрическими системами для жизнеспособных земель. Однако, прежде чем рынок будет готов, необходимо протестировать другие сектора и системы разного размера. Кроме того, необходимо дальнейшее развитие технической интеграции, например, реализация хранения», - отмечает профессор Ханс-Мартин Хеннинг, директор института Fraunhofer ISE.
Озимая пшеница, картофель, сельдерей и клевер были первыми культурами, которые были протестированы. Ориентация на юго-запад и дополнительное расстояние между пятиметровыми рядами двухсторонних фотоэлектрических модулей «стекло-стекло» обеспечивали равномерное воздействие солнечного излучения на посевы.
Затенение солнечного модуля снижает урожайность - общий баланс положительный
Результаты первого урожая были, по большей части, многообещающими. «Урожайность клеверной травы под фотоэлектрической батареей была всего на 5,3% ниже, чем на эталонном участке», - сообщает профессор Петера Хёги, эксперт по сельскому хозяйству из Университета Хоэнхайма. Потери урожая картофеля, пшеницы и сельдерея составляют от 18 до 19 процентов и, следовательно, несколько выше."
«С точки зрения сельскохозяйственной науки агрофотоэлектричество является многообещающим решением для повышения как эффективности землепользования, так и доли возобновляемой энергии, обеспечиваемой сельскохозяйственным сектором», - подчеркивает профессор Ирис Левандовски, руководитель отдела биотехнологии. Продукты и энергетические культуры, Университет Хоэнхайма. Однако эксперты согласны с тем, что важно накопить больше опыта в течение следующих нескольких лет и проанализировать другие культуры, прежде чем делать окончательные выводы.
Solar Array производит больше, чем в среднем
Двусторонние солнечные модули 720 производят солнечную электроэнергию не только на передней, но и на задней стороне фотоэлектрических модулей с солнечным излучением, отраженным от окружающей среды. При благоприятных условиях окружающей среды, т.е. снежного покрова можно получить двадцать пять процентов дополнительной выработки электроэнергии. С энергетической точки зрения принцип двойного использования агрофотоэлектрических систем намного эффективнее, чем просто выращивание энергетических культур, на которые, в конце концов, приходится 18 процентов сельскохозяйственных земель в Германии.
С установленной мощностью 194 киловатта фотоэлектрическая батарея может обеспечить электричеством 62 домохозяйства из четырех человек. За первые двенадцать месяцев массив произвел 1266 киловатт-часов электроэнергии на установленный киловатт, что на треть больше среднего значения в 950 кВтч/кВт в Германии.
Производство электроэнергии на экспериментальном поле хорошо соответствовало ежедневной нагрузке фермы. Около 40 процентов электроэнергии, произведенной на ферме, использовалось непосредственно для зарядки электромобилей и обработки собранного урожая. Летом потребность в нагрузке может быть почти полностью удовлетворена за счет фотоэлектрической системы. Томас Шмид и другие фермеры Деметры стремятся увеличить собственное потребление до 70 процентов за счет оптимизации своего потребительского поведения и установки системы накопления электроэнергии. Излишки фотоэлектрической энергии подаются в Elektrizitätswerke Schönau, электроэнергетическую компанию, работающую на 100% возобновляемых источниках энергии и являющуюся партнером проекта.
Агрофотоэлектрический проект - ресурсосберегающее землепользование (APV Resola)
С тех пор как профессор Адольф Гетцбергер, основавший Fraunhofer ISE в 1981 году, впервые предложил идею агрофотоэлектрических систем, по всему миру было установлено несколько крупных установок APV. С другой стороны, лишь некоторые из этих заводов APV обозначены как исследовательские объекты. В проекте «APV Resola» исследователи впервые изучают экономические, технические, социальные и экологические аспекты технологии на экспериментальной установке в реальных условиях. Исследовательский проект поддерживается средствами Федерального министерства образования и исследований Германии (BMBF) и Фонда исследований в области устойчивого развития (FONA).
Целью проекта является превращение системной технологии APV в готовый к продаже продукт. «Чтобы обеспечить необходимое подтверждение концепции перед выходом на рынок, нам необходимо сравнить дальнейшее технико-экономическое применение APV, продемонстрировать возможность переноса в другие регионы, а также реализовать более крупные системы», - объясняет Стефан Шинделе. Например, необходимо изучить различные возможные применения в сочетании с фруктами, ягодами, хмелем и виноградными культурами, а также с различными технологиями, такими как накопление энергии, специальные пленки с органическими солнечными элементами и системы очистки воды с помощью солнечных фотоэлектрических систем. «Помимо инвестиций со стороны промышленности и исследовательской политики, жизненно важное значение для успешного выхода на рынок имеют соответствующие политические меры, поддерживающие технологию», - добавляет Стефан Шинделе. Уже в 2014 году Fraunhofer ISE и Институт Вупперталя при совместной поддержке Университета Хоэнхайма выступили с совместным заявлением, в котором предлагалось рассматривать агрофотоэлектрические элементы отдельно в тендерах на этапе испытаний.