Αγροφωτοβολταϊκά σε οπωρώνα μήλων: Πιλοτικό έργο για ταυτόχρονη παραγωγή τροφής και ενέργειας
Σε έναν ερευνητικό οπωρώνα μήλων στη Σλοβενία υλοποιείται ένα πρωτοποριακό πιλοτικό έργο αγροφωτοβολταϊκών. Στο πλαίσιο του έργου εγκαταστάθηκαν ηλιακά πάνελ πάνω από δέντρα μηλιάς, συνδυάζοντας έτσι την παραγωγή φρούτων με την παραγωγή ηλιακής ενέργειας. Πρόκειται για τον πρώτο αγροφωτοβολταϊκό (Agri-PV) δοκιμαστικό σταθμό στη χώρα, ο οποίος παρουσιάστηκε επίσημα από τον Υπουργό Περιβάλλοντος και Ενέργειας της Σλοβενίας, Bojan Kumer, και την Υπουργό Γεωργίας, Mateja Čalušič. Η Brite Solar συνέβαλε καθοριστικά στο εγχείρημα παρέχοντας εξειδικευμένα ημιδιαφανή φωτοβολταϊκά πάνελ. Τα πάνελ αυτά επιτρέπουν τη διέλευση επαρκούς ηλιακού φωτός στα φυτά, ενώ παράλληλα παράγουν καθαρή ενέργεια, θεμέλιο για τη διττή χρήση της γεωργικής γης.
Τι είναι τα αγροφωτοβολταϊκά;
Ο όρος αγροφωτοβολταϊκά περιγράφει την ταυτόχρονη αξιοποίηση αγροτικής γης για καλλιέργεια και για παραγωγή ηλιακής ενέργειας. Με την εγκατάσταση φωτοβολταϊκών συλλεκτών πάνω από καλλιέργειες, επιτυγχάνεται διπλή χρήση του ίδιου εδάφους χωρίς να εγκαταλείπεται η γεωργική παραγωγή. Στόχος είναι η συνεργασία μεταξύ αγροτικού και ενεργειακού τομέα, όχι ο ανταγωνισμός. « Αγροφωτοβολταϊκά δεν σημαίνει αφαίρεση των καλύτερων γεωργικών γαιών για ενεργειακούς σκοπούς, αλλά επιτρέπει δπλή χρήση σε γαίες χαμηλότερης ποιότητας ή υποβαθμισμένες περιοχές» σημειώνει χαρακτηριστικά ο δρ. Tomi Medved από το Πανεπιστήμιο Λιουμπλιάνας. Μάλιστα, σε αγροτεμάχια διπλής χρήσης διασφαλίζεται πως η γεωργική δραστηριότητα παραμένει κυρίαρχη, συνήθως νομοθετικά περιορίζεται η επιτρεπτή μείωση της αγροτικής απόδοσης στο πολύ 15-20%. Αυτό το πλαφόν εγγυάται ότι η παραγωγή τροφίμων δεν θα υπονομευθεί σημαντικά υπέρ της παραγωγής ενέργειας.
Φωτοβολταϊκά για ανοιχτές καλλιέργειες στο Brdo pri Lukovici
Η παραγωγή μήλων κατέχει εξέχουσα θέση στη δενδροκομία της Σλοβενίας, γι’ αυτό επελέγη ένας μηλεώνας ποικιλίας Kiku για την πιλοτική εφαρμογή αγροφωτοβολταϊκών. Ο οπωρώνας αυτός βρίσκεται στο ερευνητικό αγρόκτημα του Γεωπονικού Ινστιτούτου Σλοβενίας στο Brdo, κοντά στο Lukovici. Στο πλαίσιο του έργου εγκαταστάθηκαν δύο συστοιχίες Αγροτικά φωτοβολταϊκών μήκους ~30 μέτρων πάνω από δύο σειρές μηλιών. Οι συλλέκτες τοποθετήθηκαν σε ύψος πάνω από τα δέντρα, χωρίς να χρειαστεί να κοπεί κανένα δέντρο ή να διαταραχθεί η καλλιέργεια.
Κύρια χαρακτηριστικά του συστήματος:
Ισχύς & έκταση: Συνολική ισχύς ~52 kW από 208 φωτοβολταϊκά πάνελ ειδικού τύπου, τοποθετημένα σε μήκος περίπου 120 μέτρων πάνω από τις μηλιές. Η εγκατάσταση αυτή παρέχει σημαντική παραγωγή ενέργειας, αξιοποιώντας τον ηλιακό χώρο πάνω από τις καλλιέργειες.
Φωτοβολταϊκά για ανοιχτές καλλιέργειες: Χρησιμοποιούνται δύο τύποι φωτοβολταϊκών με διαφορετική διαπερατότητα φωτός (περίπου 54% και 70%). Αυτή η διαφορά επιτρέπει στους ερευνητές να μελετήσουν πώς επηρεάζει η ποσοστιαία σκίαση την ανάπτυξη και την καρποφορία των δέντρων, αλλά και την ενεργειακή απόδοση. Τα πιο διαφανή πάνελ επιτρέπουν περισσότερο φως στα φυτά, ενώ παράγουν λίγο λιγότερη ενέργεια. Αναζητείται έτσι η ιδανική ισορροπία ανάμεσα σε γεωργική απόδοση και ενεργειακή συγκομιδή.
Παρέμβαση: Η κατασκευή σχεδιάστηκε έτσι ώστε να εναρμονιστεί με τον υπάρχοντα οπωρώνα με ελάχιστη όχληση. Η ομάδα τοποθέτησε τις βάσεις των πάνελ στο χώμα χωρίς μπετόν, διατηρώντας το έδαφος ακέραιο, και δεν χρειάστηκε η κοπή δέντρων ή αλλαγή των καλλιεργητικών πρακτικών. Ουσιαστικά, ο μηλεώνας συνεχίζει να καλλιεργείται κανονικά κάτω από τα πάνελ.
Χρηματοδότηση έργου: Το πιλοτικό αυτό εγχείρημα χρηματοδότησε με ~205.000 € ο ελβετικός χρηματοδοτικός μηχανισμός Swiss Contribution. Σύμφωνα με τον υπουργό Kumer, έχουν προβλεφθεί περίπου άλλα 2 εκατομμύρια ευρώ για παρόμοια έργα διπλής χρήσης γης στο μέλλον. Αυτό καταδεικνύει την κρατική στήριξη και το ενδιαφέρον για την ανάπτυξη ηλιακών λύσεων στον αγροτικό τομέα.
Οφέλη για την καλλιέργεια και το περιβάλλον
Τα πρώτα μηνύματα από παρόμοιες εφαρμογές στο εξωτερικό είναι ιδιαίτερα ενθαρρυντικά. «Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα αποτελέσματα είναι θετικά» αναφέρει ο Dr. Blaž, επικεφαλής του έργου, σχετικά με τα ευρήματα διεθνών μελετών. Παρά τη μερική σκίαση, τα ηλιακά πάνελ μπορούν από τη μια πλευρά να μειώσουν ελαφρά την ποσότητα παραγωγής, αλλά από την άλλη προσφέρουν προστασία στα φυτά. Συγκεκριμένα, τα πλεονεκτήματα που αναμένονται (και ήδη παρατηρούνται αλλού) περιλαμβάνουν:
- Μείωση θερμικού στρες: Τις πολύ ζεστές ημέρες του καλοκαιριού, η μερική σκίαση από τα πάνελ δροσίζει τα δέντρα και περιορίζει το άμεσο ηλιακό φορτίο. Έτσι τα φυτά υφίστανται μικρότερο θερμικό στρες, γεγονός που μπορεί να βελτιώσει τη ζωτικότητά τους. Οι Σλοβένοι ερευνητές σημειώνουν ότι σε ημέρες καύσωνα οι μηλιές χρειάζονται ακόμα και ψεκασμό προστασίας από τον ήλιο. Μια πρακτική που ευελπιστούν να μειώσουν ή και να καταργήσουν χάρη στη φυσική σκίαση των ηλιακών πάνελ.
- Προστασία από παγετό και χαλάζι: Την άνοιξη, κατά τις νύχτες παγετού, τα πάνελ λειτουργούν ως θερμική ομπρέλα. Παγιδεύουν λίγη θερμότητα και διατηρούν τη θερμοκρασία κάτω τους ελαφρώς υψηλότερη, προσφέροντας έτσι προστασία από την παγωνιά. Σε ορισμένες περιπτώσεις στο εξωτερικό, αυτή η προστασία ήταν αρκετή ώστε να σωθούν ευπαθή οπωροφόρα από ολοκληρωτική ζημιά λόγω παγετού. Παράλληλα, τα ίδια τα πάνελ μπορούν να ανακόψουν την ένταση της χαλαζόπτωσης ή της δυνατής βροχής, μειώνοντας την άμεση καταπόνηση των δέντρων (αν και λόγω των ενδιάμεσων κενών δεν υποκαθιστούν πλήρως ένα αντιχαλαζικό δίχτυ).
- Βελτίωση ποιότητας καρπών: Ένα ενδιαφέρον αναμενόμενο όφελος είναι η βελτίωση της ποιότητας των μήλων. Η σκίαση μπορεί να οδηγήσει σε κάπως μικρότερη ποσότητα καρπών. Ωστόσο αυτοί οι καρποί θα είναι πιθανώς μεγαλύτεροι και καλύτερης ποιότητας. Οι μηλιές συχνά δένουν υπερβολικά πολλά μήλα, τα οποία οι καλλιεργητές αναγκάζονται να αραιώνουν (αφαιρώντας καρπούς) ώστε τα υπόλοιπα να αναπτυχθούν σωστά. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι η μερική σκίαση των φωτοβολταϊκών θα λειτουργεί σαν «φυσικό αραίωμα» μειώνοντας τον αριθμό των μήλων ανά δέντρο, έτσι ώστε τα υπόλοιπα να λαμβάνουν περισσότερα θρεπτικά στοιχεία και να φτάνουν σε κορυφαία ποιότητα. Στόχος τους είναι να αυξήσουν το ποσοστό των μήλων πρώτης κατηγορίας (εμπορεύσιμα σε υψηλή τιμή) από ~95% και άνω, ακόμη κι αν αυτό σημαίνει μια μικρή μείωση στη συνολική ποσότητα. Επιπλέον, η σκίαση προλαμβάνει εγκαύματα από τον ήλιο στους καρπούς, διασφαλίζοντας καλύτερη εμφάνιση και εμπορική αξία.
Ένα ενδιαφέρον αναμενόμενο όφελος είναι η βελτίωση της ποιότητας των μήλων. Η σκίαση μπορεί να οδηγήσει σε κάπως μικρότερη ποσότητα καρπών. Ωστόσο αυτοί οι καρποί θα είναι πιθανώς μεγαλύτεροι και καλύτερης ποιότητας. Οι μηλιές συχνά δένουν υπερβολικά πολλά μήλα, τα οποία οι καλλιεργητές αναγκάζονται να αραιώνουν (αφαιρώντας καρπούς) ώστε τα υπόλοιπα να αναπτυχθούν σωστά. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι η μερική σκίαση των φωτοβολταϊκών θα λειτουργεί σαν «φυσικό αραίωμα» μειώνοντας τον αριθμό των μήλων ανά δέντρο, έτσι ώστε τα υπόλοιπα να λαμβάνουν περισσότερα θρεπτικά στοιχεία και να φτάνουν σε κορυφαία ποιότητα.
Στόχος τους είναι να αυξήσουν το ποσοστό των μήλων πρώτης κατηγορίας (εμπορεύσιμα σε υψηλή τιμή) από ~95% και άνω, ακόμη κι αν αυτό σημαίνει μια μικρή μείωση στη συνολική ποσότητα. Επιπλέον, η σκίαση προλαμβάνει εγκαύματα από τον ήλιο στους καρπούς, διασφαλίζοντας καλύτερη εμφάνιση και εμπορική αξία.
Ένα ακόμη καθοριστικό πλεονέκτημα των φωτοβολταϊκών της Brite είναι η νανοτεχνολογική επίστρωση, η οποία μετατρέπει την υπεριώδη ακτινοβολία (UV) σε κόκκινο φως, το πιο ωφέλιμο για τη φωτοσύνθεση. Χάρη σε αυτή την καινοτομία, η απόδοση των καλλιεργειών μπορεί να αυξηθεί έως και 40%. Τα παραπάνω οφέλη, σε συνδυασμό με την παράλληλη παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας, καταδεικνύουν γιατί τα αγροφωτοβολταϊκά θεωρούνται πολλά υποσχόμενα.
«Πιστεύω ότι τα αποτελέσματα της έρευνας θα αποτελέσουν πολύτιμη συμβολή στην ανάπτυξη των αγροφωτοβολταϊκών στη Σλοβενία» δήλωσε ο υπουργός Kumer κατά την επίσκεψή του στον πιλοτικό οπωρώνα, υπογραμμίζοντας πως η χώρα διαθέτει μεγάλο δυναμικό για τέτοια έργα διπλής χρήσης. Πράγματι, εκτιμάται ότι μόνο στις αγροτικές εκτάσεις της Σλοβενίας υπάρχει θεωρητικό ηλιακό δυναμικό 47 GW (47.000 μεγαβάτ) εγκαταστάσεων. Ασφαλώς, μόνο μέρος αυτού μπορεί να αξιοποιηθεί πρακτικά, όμως το νούμερο δίνει μια ιδέα του τεράστιου περιθωρίου που υπάρχει για παραγωγή καθαρής ενέργειας χωρίς δέσμευση πρόσθετης γης.
Προκλήσεις και προϋποθέσεις
Παρότι η ιδέα είναι ελκυστική, δεν λείπουν οι προβληματισμοί από την επιστημονική κοινότητα και τον αγροτικό τομέα. Η Σλοβενία, για παράδειγμα, έχει από τα χαμηλότερα ποσοστά καλλιεργήσιμης γης ανά κάτοικο στην Ευρώπη, γεγονός που καθιστά τη γεωργική γη εξαιρετικά πολύτιμη. Οποιαδήποτε αλλαγή χρήσης της ακόμη και μερική, εγείρει ανησυχίες. «Από την σκοπιά της προστασίας των γεωργικών εδαφών ως φυσικού πόρου για την παραγωγή τροφής, η αγροφωτοβολταϊκή τεχνολογία είναι ανεπίτρεπτη, όπως και κάθε άλλη επέμβαση που δεν προορίζεται αμιγώς για καλλιέργεια» υπογράμμισε η καθηγήτρια δρ. Marina Pintar σε σχετική επιστημονική ημερίδα. Αυτή η αυστηρή άποψη αντικατοπτρίζει τον φόβο ότι ανοίγει ο δρόμος για υποβάθμιση της γεωργικής παραγωγής, ειδικά αν παραγωγοί θελήσουν να εγκαταστήσουν φωτοβολταϊκά σε γόνιμες εκτάσεις εις βάρος της τροφικής ασφάλειας.
Οι υποστηρικτές, εντούτοις, απαντούν ότι με τη σωστή εφαρμογή τέτοια έργα μπορούν να γίνουν με υπεύθυνο τρόπο. Η νέα νομοθεσία στη Σλοβενία, για παράδειγμα, απαγορεύει ρητά την τοποθέτηση φωτοβολταϊκών σε καλλιεργήσιμες εκτάσεις υψηλής ποιότητας. Επιτρέπει όμωε, την εφαρμογή σε μόνιμες φυτείες (όπως οπωρώνες, αμπελώνες) ή φτωχότερης ποιότητας χωράφια και χέρσα εδάφη. Ουσιαστικά, όπως προαναφέρθηκε, προκρίνονται λύσεις σε χώρους όπου η αγροτική παραγωγή έτσι κι αλλιώς δεν θα ήταν μέγιστη. Επίσης, τίθενται όρια στη μείωση της σοδειάς (έως ~20%), ώστε η αγροτική χρήση να παραμένει κυρίαρχη.
Καθοριστικό ρόλο θα παίξουν τα επιστημονικά δεδομένα από πιλοτικά έργα σαν αυτό. «Οι αναλύσεις στο πλαίσιο τέτοιων πιλοτικών προγραμμάτων θα δείξουν ποια αγροτικά φυτά, υπό ποιες συνθήκες και με τι είδους διάταξη φωτοβολταϊκών επιτρέπουν αποδοτική διπλή χρήση της γης, χωρίς να μειώνεται η γεωργική παραγωγικότητα» σημειώνει ο υπουργός Kumer. Με άλλα λόγια, κάθε καλλιέργεια και περιοχή μπορεί να αντιδρά διαφορετικά στη σκίαση γι’ αυτό και είναι σημαντικό να βρεθούν οι κατάλληλες τεχνικές λύσεις (ύψος, πυκνότητα και τύπος πάνελ, ποικιλία φυτών κ.λπ.) που μέγιστοποιούν το όφελος χωρίς να ζημιώνουν την αγροτική παραγωγή.
Το μέλλον: προς ευφυείς, ενεργειακά αυτόνομους οπωρώνες
Το πιλοτικό σύστημα στον σλοβενικό οπωρώνα θα παραμείνει εγκατεστημένο για τουλάχιστον 5 έτη, κατά τα οποία θα διεξάγονται μετρήσεις και συγκεντρώνεται πολύτιμη εμπειρία. Ήδη οι υπεύθυνοι σχεδιάζουν τη διεύρυνση του εγχειρήματος με νέες τεχνολογικές προσθήκες. «Βλέπω το έργο πολύ πλατιά» λέει ο dr. Blaž Germšek. «Η δενδροκομία βρίσκεται σε κρίση, τόσο οικονομικά όσο και λόγω έλλειψης εργατικών χεριών. Φαντάζομαι ένα αυτόνομο σύστημα-νησί, όπου το μεγαλύτερο μέρος των εργασιών θα το εκτελούν αγρο-ρομπότ». Πράγματι, ήδη από φέτος προγραμματίζεται η προμήθεια δύο ρομπότ (ενός για το κούρεμα χόρτων και ενός για ψεκασμούς), ενώ σε συνεργασία με τη σλοβενική εταιρεία PeK Automotive αναπτύσσεται ένας ρομποτικός βραχίονας για το αυτόματο μάζεμα των μήλων. Όλες αυτές οι μηχανές θα λειτουργούν με ηλεκτρική ενέργεια. Σε επόμενο στάδιο, προβλέπεται η εγκατάσταση συστήματος αποθήκευσης ενέργειας (μπαταριών) ώστε ο οπωρώνας να γίνει ενεργειακά αυτάρκης, καλύπτοντας πλήρως τις ανάγκες του από την ηλιακή παραγωγή. Με αυτόν τον τρόπο, οι ερευνητές ευελπιστούν να επανακαθορίσουν το μοντέλο της δενδροκομίας, συνδυάζοντας ανανεώσιμη ενέργεια, αυτοματισμούς και γεωργία ακριβείας.
Η επιτυχία τέτοιων πιλοτικών έργων θα ανοίξει τον δρόμο για ευρύτερη εφαρμογή των αγροφωτοβολταϊκών. Ήδη υπάρχει αυξανόμενο ενδιαφέρον και σε άλλες χώρες της Ευρώπης. Για παράδειγμα, ανάλογο έργο σχεδιάζεται και στη Ρουμανία, όπου θα αξιοποιηθούν ημιδιαφανή πάνελ της Brite Solar σε οπωρώνα, σηματοδοτώντας την εξάπλωση της τεχνολογίας σε νέες αγορές. Καθώς εντείνονται οι πιέσεις της κλιματικής αλλαγής και η ανάγκη για επισιτιστική ασφάλεια, λύσεις σαν αυτή προσελκύουν το ενδιαφέρον τόσο των αγροτών όσο και των επενδυτών. Δεν είναι τυχαίο ότι η Ευρωπαϊκή Ένωση και πολλές κυβερνήσεις στηρίζουν πλέον ενεργά τέτοια εγχειρήματα με χρηματοδοτικά εργαλεία και κίνητρα.
Το μήνυμα είναι σαφές: η συνέργεια γεωργίας και ηλιακής ενέργειας μπορεί να αυξήσει την ανθεκτικότητα του αγροτικού τομέα, βελτιώνοντας ταυτόχρονα την αειφορία και την οικονομική βιωσιμότητα των εκμεταλλεύσεων. Η Brite Solar βρίσκεται στην πρώτη γραμμή αυτής της πράσινης τεχνολογικής επανάστασης, προσφέροντας καινοτόμα ημιδιαφανή φωτοβολταϊκά πάνελ που υπηρετούν τον διπλό αυτό σκοπό.
Εάν ενδιαφέρεστε να εξερευνήσετε τις λύσεις αγροφωτοβολταϊκών στη δική σας καλλιέργεια, επικοινωνήστε μαζί μας για να συζητήσουμε μια πιθανή συνεργασία. Η ομάδα μας είναι έτοιμη να βοηθήσει στην εφαρμογή αυτής της καινοτόμου προσέγγισης, συνδυάζοντας την τεχνογνωσία μας στην ηλιακή τεχνολογία με τις ανάγκες της δικής σας αγροτικής παραγωγής. Οι καθαρότερες και αποδοτικότερες καλλιέργειες είναι το μέλλον ας το διαμορφώσουμε μαζί!
Ερωτήσεις-Απαντήσεις
Μειώνεται η παραγωγή κάτω από τα φωτοβολταϊκά;
Οι μελέτες δείχνουν ότι η συνολική ποσότητα μπορεί να είναι λίγο μικρότερη, αλλά η ποιότητα των καρπών βελτιώνεται σημαντικά. Έτσι, το οικονομικό όφελος παραμένει θετικό.
Τα αγροφωτοβολταϊκά προστατεύουν από τον παγετό;
Ναι. Τα πάνελ συγκρατούν θερμότητα, διατηρώντας τη θερμοκρασία κάτω από αυτά ελαφρώς υψηλότερη. Έχουν καταγραφεί περιπτώσεις όπου ολόκληροι οπωρώνες γλίτωσαν από ζημιές λόγω παγετού.
Πόσο διαρκούν τα ημιδιαφανή πάνελ;
Τα πάνελ της Brite Solar έχουν διάρκεια ζωής πάνω από 25 χρόνια, με πιστοποιήσεις αντοχής και ασφάλειας, εξασφαλίζοντας μακροχρόνια επένδυση.
