Agrovoltaika

Agrovoltaika je stále populárnějším formátem fotovoltaických instalací – svisle stojící panely jsou vhodné pro kombinaci výroby ekologické elektřiny se zemědělstvím nebo pastevectvím. Pokud je půda výnosná a úrodná, je škoda ji zastavět konvenčními šikmými FV panely těsně nad zemí. Ale pomocí agrovoltaické instalace lze zachovat její úrodnost a zároveň maximálně čerpat sluneční energii. Česká energetická společnost ČEZ již od loňska prověřuje její možnosti. Tento článek shrnuje dosavadní poznatky i data ověřená z  experimentální FVE v severočeských Ledvicích. O Agrovoltaice jsme poprvé psali v r. 2020 v rozhovoru s jejím propagátorem Miroslavem Kudrnou z Portugalska zde https://www.3pol.cz/cz/rubriky/rozhovory/2497-agrovoltaika.

V agrovoltaice (někdy se říká také agrivoltaika) se většinou používají bifaciální (oboustranné) fotovoltaické panely, které jsou zasazeny kolmo do země a zachytávají tak světlo z obou stran. Výhodou těchto panelů je, že jim vyhovuje umístění výše nad zemí, takže pod nimi může zemědělec dál půdu využívat. Hodí se na pravidelně obdělávané pozemky. Mezi jednotlivými řadami panelů lze snadno manipulovat s téměř jakoukoliv zemědělskou technikou. Panely jsou upevněny na stojany ve výšce přibližně pět metrů. Bifaciální panely jsou výrazně odolnější vůči degradaci způsobené UV zářením. Podle některých výpočtů tyto panely mohou zvýšit „výtěžnost“ elektrárny až o třicet procent.

Zemědělství

Propojení zemědělství a solární energetiky se testuje v různých zemích, například ve Francii či Itálii, kde se solární panely umísťují i do vinic – což je zároveň tip i pro české a moravské vinaře. Svislé instalace fotovoltaických bifaciálních panelů lze využít také jako plotu či ohradníku pro chov zemědělských zvířat.

V praxi vznikají další zajímavé efekty, např. je možné zachytit odražené světlo z půdy, plodin a přilehlých řádků na zadní stranu solárních panelů a použít je znovu k výrobě další energie ze slunce. V oblastech s vyšším osvitem se vyplatí vybavit solární panely speciálním zařízením a otáčet je za sluncem pomocí naklápěcích zařízení (tzv. trackerů), aby se produkce energie zvýšila. Pohyblivý systém panelů (tzv. dynamic tracking system) panely naklání podle pohybu slunce na obloze a podle potřeb zemědělce.

Účinnost a výroba

Agrovoltaické elektrárny pokrývají o jednu až dvě pětiny větší plochu než konvenční systémy o stejném výkonu. Absence reflexní vrstvy pod polovodičovými plátky panelů sice mírně snižuje jejich účinnost, to ovšem lze kompenzovat použitím oboustranných článků, které i staticky upevněným panelům dovolují využívat světlo dopadající ze strany nebo zezadu. Většinou jsou oboustranné panely montované v mírně šikmé poloze a s orientací převážně na jih. I ty, postavené pod sklonem 90° v orientaci východ-západ naopak umí dobře a rovnoměrně rozložit výrobu v průběhu celého dne.

Oproti instalacím agrovoltaiky směrem na jih a oproti konstrukcím typu „stříška“ má orientace východ-západ dva vrcholy výroby (dopoledne a odpoledne) a sedlo přes poledne, kdy je slunce na obloze nejvýše. Strany panelu při orientaci východ-západ se liší výkonem asi o jednu čtvrtinu. Ideální je elektrárna kombinující více druhů panelů s různou světovou orientací a sklonem – přesně šitá na míru konkrétnímu umístění.

Konkurence s rostlinami

Panely zachytí přibližně třetinu slunečního světla a zbytek přenechají rostlinám pod sebou. Plošná omezení úrody nejsou přitom nijak dramatická, např. jetele se sklidí zhruba jen o 5 procent méně, než na stejné ploše nezastřešené fotovoltaikou. Při započtení ceny vyrobené elektřiny může však být výnos pozemku až o 80 procent vyšší, než kdyby na něm elektrárna nestála.

V horkých letních dnech panely poskytují pěstovaným rostlinám stín. Současně platí, že pravidelným střídáním slunečního svitu a stínu vytvoří panely mikroklima – vzduch se lépe ochlazuje, vlhkost zůstane v půdě. Díky nižšímu odpařování vody může agrovoltaika snížit potřebu zavlažování až o pětinu.

Mezi panely se nejčastěji pěstuje špenát, brambory, na pastvinách se pasou různé druhy hospodářských zvířat a na loukách se díky vhodnému mikroklimatu v půdě daří více druhům rostlin a louka je druhově rozmanitější.

Ekonomika

V některých zemích (např. Francie) jsou agrovoltaické projekty úspěšnými účastníky aukcí na výstavbu nových FVE. Aby mohly konkurovat klasickým FVE, mají ovšem vytvořenou speciální oblast „energetické inovace“. Vysoutěžené ceny v této kategorii se pohybují okolo 80 EUR/MWh, což je sice více než obvyklá aukční cena u obyčejných pozemních instalací (cca 50-60 EUR/MWh), ale méně, než kolik by mohli nabídnout výrobci energie na střechách budov (kde náklady mohou převyšovat i 100 EUR/MWh). Úspěch v aukci vývojářům v oblasti agrovoltaiky zajistí, že za vyrobenou elektřinu pokryjí provozní náklady a během několika let i ty investiční. Smlouvu s regulátorem uzavírají na 20 let.

Nová studie evropské fotovoltaické asociace Solar Power Europe upozorňuje, že pouhé jedno procento evropské zemědělské půdy má při využití agrovoltaiky technický potenciál 700 gigawattů. 

Tipy na zajímavé studie a další data:

Studie: Agrivoltaika zvyšuje produktivitu půdy | 5. 5. 2021 | Britské listy (blisty.cz)

Soláry a ovce na jednom poli? Experty překvapil zájem o agrivoltaiku - iDNES.cz

Podané ruce mezi zemědělstvím a solární energetikou: agrivoltaika | Obnovitelně (obnovitelne.cz)

Tajnou zbraní v oblasti obnovitelných zdrojů je agrivoltaika. Spojení energetiky a šetrného zemědělství v sobě skrývá obrovský potenciál | Agroportal24h.cz

Jan Krčmář: Agrivoltaika může být budoucností zemědělství i energetiky. Pokud to nezvoráme - Ekolist.cz