Napelemek és mezőgazdaság: agrofotovoltaikus rendszerek

Cikkünkben bemutatásra kerülnek az agrofotovoltaikus megoldások, amelyeknek célja a napelemes rendszerek és a mezőgazdasági növénytermesztés együttes hasznosítása ugyanazon a területen.

Szabad földterületek felhasználhatósága

Ha napelemes rendszerekre gondolunk, első sorban az épületekre, ferde és lapostetőre történő telepítés jut eszünkbe. A nagyobb, hálózatra tápláló naperőműveket viszont többnyire földi tartószerkezetre telepítik, mely megoldás jelentős földterület felhasználással jár. Ezek a rendszerek általában déli, esetleg kelet-nyugat tájolással épülnek meg, nagy kiterjedésűek szélességben és magasságban is. A hagyományos, földre telepített napelemes rendszerek esetében egy adott terület más jellegű felhasználása nem megoldható (maximum a legeltetés jöhet szóba, de ahhoz nagyobb távolságokat kellene hagyni az egyes sorok között), a mezőgazdaság gyakorlatilag elveszti a földet. Egy 1 MWp méretű napelemes rendszer nagyságrendileg 1 hektár területet igényel, amivel éves szinten ~1200 MWh villamos energia termelhető. Ugyanekkora földterületen Magyarországon átlagosan 5-6 tonna búza termeszthető éves szinten. A két szektor (energiatermelés és élelmiszertermelés) kvázi versenyzik a szabad földterületekért. Könnyen belátható, hogy mind a zöld energia, mind az élelmiszer nagyon fontos, érdemes tehát olyan megoldást találni, amivel egy területet mindkét ágazat hasznosítani tud akár egyszerre.

Agrofotovoltaikus megoldások, azaz AgroPV

Létezik már több különböző megoldás arra, hogy a földre telepített napelemes rendszer mellett a mezőgazdasági növénytermesztés is zavartalanul működhessen ugyanazon a területen. Alapvetően két különböző műszaki megoldás alakult ki az elmúlt években erre, a függőleges elrendezés (1. ábra), valamint a magasra megemelt tartószerkezeti megoldás.

A napelemek függőleges elrendezésével leginkább a kétoldalú, úgynevezett bifacial napelemek megjelenésekor kezdtek el foglalkozni.

1. ábra Függőleges elrendezésű napelemes rendszer

Ezek a napelemek nem csak az elülső oldalukra érkező napsugarakat tudják energiatermelésre hasznosítani, hanem a hátoldalon beérkező fényt is felhasználják. A tartószerkezet teljesen függőlegesen áll a talajhoz viszonyítva, és általában észak-déli irányú, hosszú sorokban telepítik a napelemeket. Ezzel a megoldással a keleti és nyugati napsugárzás hasznosítható leginkább, aminek következtében az éves energiahozam kevesebb mint az ideális elhelyezés esetén, de a napi termelés a délelőtti és délutáni órákban magasabb lesz, a déli időszakban (amikor egyébként is már-már túl sok az energia) pedig kevesebb. A napelem sorok távolsága szabadon változtatható annak megfelelően, hogy milyen növényeket szeretnének termeszteni közöttük, és annak milyen technológiai elvárásai vannak. Ezzel a megoldással gyakorlatilag bármilyen magas gép közlekedhet a sorok között, ugyanakkor nagyobb figyelemmel kell közlekedni és dolgozni a gépekkel a területen, nehogy a napelemek megsérüljenek. A napelemek az elhelyezésükből fakadóan kevésbé érzékenyek a szennyeződésekre, nem tapad meg rajta a madárpiszok, por, falevél.

A magasra megemelt tartószerkezeti elrendezés esetében több megoldás is létezik. A legegyszerűbb, ám legtöbb helyet foglaló tartószerkezet sok oszlopból álló építmény, aminek a tetejére gyakorlatilag tetőfelületként kerülnek fel a napelemek. Hagyományos, tetőre szerelhető napelemekkel is be lehet fedni a szerkezetet, ám ekkor célszerű nagyobb sortávolságot hagyni annak érdekében, hogy a napelemek alatt található növények is megkapják a szükséges napsugárzást (2. ábra).

2. ábra: Hagyományos panellel szerelt magas rendszer, fix dőlésszöggel

Amennyiben olyan kétoldalú, üveg-üveg napelemeket használunk, amelyeknek a cellái között szabad, teljesen átlátszó felület található, akár teljesen egymás mellé is telepíthetőek a napelem táblák. Ekkor ugyanis a szabad felületeken keresztül eljut a napsugárzás a növényekhez is (3. ábra).

3. ábra: Üveg – üveg panellel szerelt magas rendszer, fix dőlésszöggel

Amennyiben nem fix tartószerkezetet alkalmazunk, hanem 1 tengelyen forgó tartót alakítunk ki, úgy a hagyományos panelek is kicsi sortávolsággal telepíthetők. A forgató mechanizmust ugyanis be lehet programozni arra, hogy a növények fejlődésének megfelelően alakítsa a napelem tálcák állását, és biztosítsa a napsugárzás lejutását a talajszintre (4. ábra).

4. ábra: Hagyományos panellel szerelt magas rendszer, 1 tengelyes forgató mechanizmussal

A legújabb fejlesztések igyekeznek kiküszöbölni a sűrű tartószerkezeti elemek elhelyezését, valamint a besugárzás hasznosítását úgy, hogy egy magas és robosztus oszlopra akár 70-75 m² szabad felületű tálcát helyeznek, amire akár 15-20 kWp napelem is telepíthető. Az így kialakított tálcát 2 tengely körül lehet forgatni (tájolás és dőlésszög is változtatható egyszerre), amivel az éves energiahozam maximalizálható, a földterület gépi megmunkálása közben szabadon forgatható, hogy ne legyen útban a napelemmező, illetve amennyiben szeles, viharos időjárás van, teljesen vízszintesen állítható, hogy a szél ne tegyen kárt a tartószerkezetben és a panelekben (5. ábra).

5. ábra: Hagyományos panellel szerelt magas rendszer, 2 tengelyes forgató mechanizmussal

A megemelt tartószerkezetre telepített napelemek sok esetben még pozitívan hozzájárulnak az alattuk termesztett növények növekedéséhez. Szélsőséges időjárási viszonyok között védelmet nyújtanak: fagyos idő vagy jégeső esetén megvédik a növényeket a károsodástól, míg nagyon száraz nyári időszak során csökkentik a párolgást, valamint árnyékhatásukkal a hőmérsékletet is, ami azt eredményezi, hogy az öntözővíz felhasználása is csökken. A napelemes tartószerkezet továbbá alkalmas arra is, hogy az öntözéshez szükséges csőhálózatot tartsák, így a folyamatos vízellátás is egyszerűbben megoldható. Ez egy különös, mindkét fél számára kölcsönösen előnyös szimbiózis lehet, ugyanis a napelemek alatti hűvösebb levegő ráadásul magát a napelemet is hűti, ami pedig jobb energiatermelést eredményez. Több külföldi tanulmány és projekt számol be arról, hogy a napelemek alatt termelt zöldségek és gyümölcsök jobb minőségűek is lettek, valamint a hozamuk sem csökkent.

Látható, hogy az agrofotovoltaikus rendszerek több műszaki megoldást is kínálnak, melyekből mindenki meg tudja találni a neki megfelelőt. A szántóföldekre és legelőkre szüksége van az élelmiszeriparnak, ugyanakkor az energiaszektornak is. A két hasznosítás eddig elkülönült egymástól, de a jövőben ezek ügyesen kombinálhatók agropv megoldásokkal. Az ilyen rendszerek mindkét fél számára kölcsönös előnyökkel járnak, így egy adott területet 100%-nál jobban ki lehet használni, mint eddig.

Jogszabályi környezet

A 2007. évi CXXIX. törvény 9. § (2) rendelkezik az agropv rendszerek alkalmazásáról: „Nem minősül a termőföld más célú hasznosításának napenergiát az e törvény végrehajtására kiadott rendeletben meghatározottak szerinti agrofotovoltaikus rendszer szerint felhasználva villamos energiát termelő erőmű létesítése és üzemeltetése, ha nem akadályozza az alatta fekvő területnek a 2. § 19. pontjában megjelölt valamely művelési ág szerint termőföldként történő hasznosítását.” A gyakorlatban azonban még nem létezik az alkalmazhatóságra részletes szabályzat, annak kidolgozása még folyamatban van. Amíg a részletszabályokat nem ismerjük, addig egyedileg az egyes igényeket kell megismerni, és a hatóságokkal egyeztetni, milyen megoldást engedélyeznek az adott területen.

Összegzés

A szabad földterületek száma és nagysága véges, de egyre nagyobb terület igénye van a megújuló energiatermelésnek, illetve az élelmiszer termelésnek is. Eddig a szántóföldek és mezők egycélú hasznosítása volt a jellemző, ami az agrofotovoltaikus rendszerek megjelenésével változás előtt áll. Az ilyen és ehhez hasonló úttörő technológiák alkalmazása különösen fontos számunkra, ezért szívesen részt veszünk az agropv rendszerek koncepciójának kidolgozásában is, de akár a tervezésben, engedélyezésben és kivitelezésben is segítünk.

Amennyiben a megújuló energiatermelés és a mezőgazdasági tevékenység egyidejű alkalmazhatósága felkeltette érdeklődését, vagy szeretne személyre szabott árajánlatot kérni AgroPV megoldásra, akkor keresse bizalommal szakértő kollégáinkat az alábbi elérhetőségen: b2b@8genergy.hu

agrotrend.hu / 8G Energy