Napelem a mezőgazdasában: nemcsak termel, véd is

Agrofotovoltaikus rendszer: nemcsak termel, véd is

Az elmúlt években egyre többször lángolt fel az az alapvető vita, amelyben szakértők, tudósok és politikai szereplők egyaránt azt taglalták, felhasználható-e az értékes mezőgazdasági terület arra, hogy azok ne az agrárium igényeit szolgálják ki, hanem a szabad földterületeken megújuló energiát termeljenek. Ma azonban már nem kell választanunk a két cél között: az úgynevezett agrofotovoltaikus rendszerek egyre elterjedtebbek nemcsak a világban, de Magyarországon is, a klímaváltozás pedig futótűzszerű növekedésükhöz vezethet. 

Az agroPV, rövidített nevén APV rendszerek speciális fotovoltaikus rendszerek olyan naperőművek, amelyeket talajra telepítenek azonban állványzata jellemzően 2-5 méter magasságba emeli a paneleket. Különlegessége, hogy az állványokon helyet kapó modulok általában kétoldalú, vagyis bifacial struktúrájú panelek, amelyek bizonyos százalékban átlátszók, így képesek arra, hogy fényt engedjenek át a modul felületén, így szabályozva az átjutó fény mennyiségét és hullámhosszát is. Ez az a tulajdonság, amit a mezőgazdaság előnyként használhat fel, hiszen segítségükkel szabályozható a sugárzás, megelőzve így a talaj gyorsabb kiszáradását és a növények kiégését.

Az agroftovoltaikus rendszerek alkalmazhatóságát és megvalósíthatóságát már 1981-ben két német tudós szorgalmazta. Ötletük alapját az adta, hogy a rendelkezésre álló területek használatakor nem kell feltétlenül döntenünk, azokat akár kettős haszonnal használhatjuk: míg a napelem rendszerek egy állványzaton magasra emelve zavartalanul működhetnek, az alattuk található mezőgazdasági területek a túlzott napsugárzástól, az extrém időjárástól védve vannak. Így mindegy, hogy állattartás vagy növénytermesztés folyik a panelek alatt, mindkettő számára előnyös a fotovoltaikus rendszer kialakítása, hiszen az védelmet és megújuló energiaforrást is jelent egyszerre.

Az ötlettel a nyolcvanas években még sokan nem tudtak megbarátkozni, így majdnem 25 év kellett hozzá, hogy a japán mezőgazdasági gépészmérnök, Akira Nagashima 2004-ben olyan napelemes, úgynevezett still-mounted struktúrákat fejlesszen ki és tökéletesítsen, amelyek egyszerre használják ki a különböző rendszerek előnyeit: míg a napelemek alatt, mezőgazdasági terület kellő mennyiségű fényt kap az az elrendezésnek köszönhetően, és a szélsőséges időjárási tényezőktől is védettek az állatok és a növények, addig az energiatermelés megfelelő tájolás mellett, árnyékhatások nélkül, zavartalanul működhet felettük.

Több termény, hatékony termelés, dupla haszon

 Nagashima fejlesztéseit majdnem tíz évvel később, csak 2013-ban kezdték el tesztelni, az első tesztek óta azonban a rendszer használhatósága és jelentősége rendkívülit nőtt. A kezdetleges, 5MWp-s konstrukciók után ma már több mint 2,8 GWp összkapacitású agroPV rendszer működik szerte a világon. Az APV rendszerek hatékonysága pedig messze meghaladta a terveket: a rendszer közös hozama minden eddigi reményt beváltott, sőt, túl is teljesítette azt.

A panelek alatt működtetett agrikultúra ugyanis az árnyéknak és a földterületek lassú párolgásának köszönhetően nagyobb terméshozamot ért el, így a APV rendszerek hatékonysága a Fraunhofer Institute szerint 2018-ban elérte a 186 százalékot. Ezt azt jelenti, hogy egyetlen, egységnyi földterületen az agrofotovoltaikus rendszer ugyanolyan eredmények mellett üzemeltethető, mintha két ugyanekkora, de egymástól különálló földterületen telepítették volna ugyanezeket.

Az eredmény annak köszönhető, hogy míg a napelemek száma, sűrűsége csak kevéssel marad el attól, mintha önálló, földre telepített fotovoltaikus rendszerről lenne szó, addig az alá telepített haszonnövények a panelek nyújtotta árnyékban nem egyszer nagyobb terméshozamot értek el, mint a kizárólag növénytermesztésre használt referenciaültetvényeken.

Az eredmény magáért beszél

 A teszteken a panelek ugyanis körülbelül 30 százalékkal mérsékelték a besugárzást, vagyis elősegítették, hogy a nyáron nagyobb, télen kisebb talajnedvesség legyen a napelemek alatt, mint egy sima ültetvényen. Mivel az elérhető mutatókból jól látszik, hogy az évek előrehaladtával, és a globális felmelegedéssel együtt a sugárzásösszeg egyre emelkedik, így egyre több fény éri a talajt, valamint a modulok felületét is, az integrált rendszerek nemcsak az energiatermelés miatt válhatnak kifizetődővé, de az aszályos időszak elleni védelem és a mezőgazdasági hozamnövekedés elérésében is szerepet játszhatnak majd a jövőben.