Agrovoltaics – แนวปฏิบัติในการวางแผงโซลาร์เซลล์ถัดจากพื้นที่เพาะปลูก – กำลังถูกนำมาใช้บ่อยขึ้นทั่วโลก เพื่อเป็นแนวทางที่จะแนะนำพลังงานสะอาดแบบกระจายโดยไม่กระทบต่อการใช้ที่ดิน
จากการวิจัยของ Oregon State University ตำแหน่งร่วมของพลังงานแสงอาทิตย์และการเกษตรสามารถให้พลังงานไฟฟ้า 20 เปอร์เซ็นต์ของการผลิตไฟฟ้าทั้งหมดในสหรัฐอเมริกา จากข้อมูลของนักวิจัย การติดตั้งระบบเกษตรกรรมขนาดใหญ่อาจนำไปสู่การลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 330 ตันต่อปีโดยมีผลกระทบต่อผลผลิตพืช "น้อยที่สุด"
จากการศึกษาพบว่าพื้นที่ขนาดเท่ารัฐแมริแลนด์มีความจำเป็นสำหรับการทำเกษตรกรรมแบบเกษตรโวลตาเพื่อให้ครอบคลุม 20 เปอร์เซ็นต์ของการผลิตกระแสไฟฟ้าในสหรัฐอเมริกา นั่นคือประมาณ 13,000 ตารางไมล์ หรือ 1 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่เกษตรกรรมของสหรัฐฯ ในปัจจุบัน ในระดับโลก มีการคาดการณ์ว่า 1 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่การเกษตรทั้งหมดสามารถผลิตพลังงานที่โลกต้องการได้หากเปลี่ยนเป็นเซลล์แสงอาทิตย์
มีหลายวิธีในการติดตั้งแผง agrovoltaic หนึ่งในวิธีการทั่วไปคือการยกระดับสิ่งอำนวยความสะดวกเพื่อให้มีที่ว่างสำหรับอุปกรณ์ฟาร์มหรือปศุสัตว์เพื่อเคลื่อนย้ายได้อย่างอิสระด้านล่าง การออกแบบที่ทันสมัยอีกอย่างคือการวางแผงเซลล์แสงอาทิตย์ในแนวตั้ง โดยเว้นช่องว่างระหว่างแถวของแผง
ประเทศสหรัฐอเมริกา
ในซอมเมอร์เซ็ต แคลิฟอร์เนีย แผงเซลล์แสงอาทิตย์แนวตั้ง Sunzaun ที่ออกแบบโดยชาวเยอรมันได้รับการติดตั้งในไร่องุ่น ผู้ติดตั้ง Sunstall พัฒนาการติดตั้งซึ่งประกอบด้วยโมดูล 43 450 W ที่เชื่อมต่อกับไมโครอินเวอร์เตอร์และแบตเตอรี่สองก้อน
การออกแบบแบบมินิมัลลิสต์ใช้รูในโครงของโมดูลต่างๆ เพื่อยึดเข้ากับเสาเข็ม XNUMX เสาแบบง่ายๆ ซึ่งทำให้ไม่ต้องใช้ระบบชั้นวางที่มีน้ำหนักมาก แผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบสองหน้าผลิตพลังงานจากทั้งสองด้านของอาร์เรย์แนวตั้ง
ในระบบแบบดั้งเดิมที่ออกแบบให้วางในแนวนอน รางที่ใช้สำหรับยึดแผงบนระบบชั้นวางมักจะถูกตัดให้พอดีกับขนาดของแผงที่ต้องการ หากขนาดแผงเปลี่ยนไปหลังจากการจัดซื้อส่วนประกอบอื่นๆ ทั้งหมดเสร็จสิ้น โครงการอาจประสบกับความล่าช้าในขณะที่รางได้รับการออกแบบใหม่เพื่อรองรับขนาดแผงที่อัปเดต การออกแบบ Sunzaun ช่วยให้สามารถปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงขนาดของแผงได้อย่างง่ายดายโดยการปรับระยะห่างระหว่างแต่ละกอง นอกจากนี้ยังสามารถปรับความสูงของแผงจากพื้นได้หากจำเป็น
ประเทศเยอรมัน
นักวิทยาศาสตร์จาก Leipzig University of Applied Sciences ได้ศึกษาผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการติดตั้งระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แนวตั้งแบบแนวตะวันตก-ตะวันออกจำนวนมากในตลาดพลังงานของเยอรมนี พวกเขาพบว่าการติดตั้งเหล่านี้อาจส่งผลดีในการทำให้โครงข่ายไฟฟ้าของประเทศมีเสถียรภาพ ในขณะเดียวกันก็ช่วยให้สามารถบูรณาการกับกิจกรรมการเกษตรได้มากกว่าโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบติดตั้งบนพื้นดินทั่วไป
นักวิทยาศาสตร์พบว่าระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แนวตั้งสามารถเปลี่ยนประสิทธิภาพของพลังงานแสงอาทิตย์ไปสู่ช่วงเวลาที่มีความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุดและจ่ายไฟฟ้าได้มากที่สุดในช่วงฤดูหนาว ซึ่งจะช่วยลดข้อจำกัดด้านพลังงานแสงอาทิตย์
”หากการกักเก็บพลังงานไฟฟ้า 1 TW ของการชาร์จและการคายประจุ และ 1 TWh ของความจุถูกรวมเข้ากับโมเดลระบบพลังงาน ผลกระทบจะลดลงเป็นการประหยัด CO2 ได้ถึง 2.1 Mt/a โดย 70 เปอร์เซ็นต์ของโมดูลแนวตั้งหันไปทางทิศตะวันออก ไปทางตะวันตกและ 30 เปอร์เซ็นต์เอียงไปทางทิศใต้” พวกเขากล่าว “ในที่สุด แม้ว่าบางคนอาจดูไม่สมจริงสำหรับบางคนที่จะบรรลุอัตราร้อยละ 70 ของโรงไฟฟ้าแนวดิ่ง แต่อัตราที่ต่ำกว่าก็มีผลดี”
ประเทศญี่ปุ่น
ในญี่ปุ่น Luxor Solar KK ซึ่งเป็นบริษัทในเครือของ Luxor Solar ผู้ผลิตโมดูลสัญชาติเยอรมัน ได้สร้างระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แนวตั้งขนาด 8.3 กิโลวัตต์ในลานจอดรถของโรงงานแปรรูปข้าวที่ Eco Rice Niigata เป็นเจ้าของ
“รถจะจอดอยู่ระหว่างระบบแนวตั้ง” Uwe Liebscher กรรมการผู้จัดการของ Luxor Solar KK อธิบายกับนิตยสาร PV “เป้าหมายของระบบนี้คือการแสดงความทนทานในช่วงฤดูหนาวและประสิทธิภาพพลังงานที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการสะท้อนของหิมะ” ในทางกลับกัน นีงะตะเป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นพื้นที่ที่มีหิมะตกสูง มีหิมะสูงถึง 2 หรือ 3 เมตรในฤดูหนาว”
ระบบที่หันหน้าไปทางทิศใต้ประกอบด้วยแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบแยกส่วนแบบแยกส่วนของ Luxor Solar เอง รวมถึงระบบติดตั้งจากผู้เชี่ยวชาญด้านแผงเซลล์แสงอาทิตย์แนวตั้งของเยอรมัน Next2Sun และอินเวอร์เตอร์จาก Omron ของญี่ปุ่น การประกอบแนวตั้งจะจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับโรงงานแปรรูปข้าวที่อยู่ติดกับระบบ เมืองนากาโอกะให้เงินสนับสนุนโครงการ 2 ล้านเยน (14,390 ดอลลาร์)
“การติดตั้งในแนวตั้งใช้พื้นที่น้อยที่สุดในพื้นที่เพาะปลูก ในขณะที่รักษาแสงที่ส่องถึงพืชผลได้มากกว่า 85 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งช่วยให้มั่นใจถึงความสมดุลที่เหมาะสมระหว่างพลังงานแสงอาทิตย์และการเกษตร ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญในญี่ปุ่น” เขาอธิบาย “สิ่งนี้ช่วยให้เราสามารถสร้างระบบเกษตรกรรมแบบไฟฟ้าบนพื้นที่เกษตรกรรมที่เป็นสาธารณูปโภค เช่น สำหรับข้าวสาลี มันฝรั่ง หรือข้าวในปริมาณมาก”
ฝรั่งเศส
ในฝรั่งเศส TotalEnergies และ InVivo ซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญด้าน agrovoltaics ได้เปิดตัวเครื่องสาธิต agrivoltaics แนวตั้งขนาด 111 kW TotalEnergies กล่าวว่าการติดตั้งนำร่องจะตรวจสอบผลกระทบของแผงโซลาร์เซลล์ต่อผลผลิตทางการเกษตร ตลอดจนความหลากหลายทางชีวภาพ การกักเก็บคาร์บอน และคุณภาพน้ำของไซต์
Thierry Muller ซีอีโอของ TotalEnergies Renouvelables France กล่าวว่า "เราเชื่อมั่นว่าความร่วมมือที่พัฒนาขึ้นระหว่างการผลิตไฟฟ้าสีเขียว ก๊าซชีวภาพ และการเกษตรเป็นหนึ่งในคำตอบที่จะรับประกันความเป็นอิสระด้านพลังงานและอาหารของเรา"
สวีเดน
นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Mälardalen (สวีเดน) ได้พัฒนาแบบจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) ที่ช่วยอำนวยความสะดวกในการวิเคราะห์ภูมิอากาศขนาดเล็กในโครงการเซลล์แสงอาทิตย์แนวตั้ง การจำลองแบบ CFD ใช้เพื่อแก้สมการที่ซับซ้อนเกี่ยวกับการไหลของของแข็งและก๊าซผ่านและรอบๆ วัตถุ ซึ่งสามารถนำไปใช้ในการวิเคราะห์สภาพอากาศระดับจุลภาคภายในระบบเกษตรโวลตาอิก
“แบบจำลองระบบ Agrivoltaic (AV) มักจะถูกนำมาใช้ในการออกแบบระบบ AV ใหม่ เช่นเดียวกับการตัดสินใจ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศในระดับจุลภาคสามารถวิเคราะห์/คาดการณ์ตามตำแหน่งและวิธีแก้ปัญหาของระบบ AV” นักวิจัย Sebastian Zainalli บอกกับนิตยสาร pv.w
การศึกษาพบว่าความเข้มของรังสีดวงอาทิตย์ลดลง 38 เปอร์เซ็นต์ในพื้นที่พื้นดินที่มีแผงเซลล์แสงอาทิตย์แนวตั้งบังแดด
หลักการสำคัญ
ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาเสนอหลักการ XNUMX ข้อเพื่อความสำเร็จของ agrovoltaics ได้แก่:
สภาพภูมิอากาศ ดิน และสิ่งแวดล้อม: สภาพแวดล้อมของสถานที่ต้องเหมาะสมสำหรับทั้งการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์และพืชหรือพืชปกคลุมที่ต้องการ
การกำหนดค่า เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ และการออกแบบ: การเลือกใช้เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ เค้าโครงของไซต์งาน และโครงสร้างพื้นฐานอื่นๆ อาจส่งผลต่อทุกอย่าง ตั้งแต่ปริมาณแสงที่ส่องมาถึงแผงโซลาร์เซลล์ ไปจนถึงการที่รถแทรกเตอร์สามารถลอดใต้แผงได้ หากจำเป็น “โครงสร้างพื้นฐานนี้จะใช้งานได้จริงในอีก 25 ปีข้างหน้า ดังนั้นจึงต้องทำให้ถูกต้องตามวัตถุประสงค์การใช้งาน ความสำเร็จของโครงการจะขึ้นอยู่กับมัน” James McCall นักวิจัยของ NREL ที่ทำงานให้กับ InSPIRE กล่าว
การเลือกพืชผลและวิธีการปลูก การออกแบบเมล็ดพันธุ์และพันธุ์พืช และวิธีการจัดการ: โครงการเกษตรโวลตาควรเลือกพืชผลหรือพืชคลุมดินที่เจริญเติบโตภายใต้แผงในสภาพอากาศในท้องถิ่นของตนและที่ทำกำไรได้ในตลาดท้องถิ่น
ความเข้ากันได้และความยืดหยุ่น: Agrovoltaics ต้องได้รับการออกแบบในลักษณะที่ปรับให้เข้ากับความต้องการที่ขัดแย้งกันของเจ้าของการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ ผู้ประกอบการพลังงานแสงอาทิตย์ และเกษตรกรหรือเจ้าของที่ดิน เพื่อให้สามารถดำเนินกิจกรรมทางการเกษตรได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การทำงานร่วมกันและการเป็นหุ้นส่วน: เพื่อให้โครงการประสบความสำเร็จ การสื่อสารและความเข้าใจระหว่างกลุ่มเป็นสิ่งสำคัญ
แหล่งที่มา: https://www.pv-magazine-mexico.com