Солнечная энергия с поля: выставка EnergyDecentral 2022 посвящена технологиям двойного использования сельскохозяйственных земель

Будущая тема децентрализованного энергоснабжения на ведущей выставке - Технологии для перехода к энергетике – 15-18 ноября 2022 года в Ганновере, Германия.

(DLG). “Agri-photovoltaics” предлагает возможность производить как продукты питания, так и солнечную энергию на сельскохозяйственных землях одновременно. Плавучие электростанции, или плавучие фотоэлектрические (фотоэлектрические) системы, также позволяют расширять использование возобновляемых источников энергии, не занимая земли. Преимущества двойного использования будут продемонстрированы на выставке EnergyDecentral 2022, которая предлагает инновационную платформу для перехода к энергетике, совпадающую с EuroTier, ведущей европейской выставкой для специалистов в области животноводства, в Ганновере, Германия, с 15 по 18 ноября.

Расширение использования возобновляемых источников энергии будет стимулироваться значительно большим количеством солнечных установок на пахотных землях. Агрофотоэлектрика - это название этого подхода, который объединяет производство солнечной энергии и сельское хозяйство и который правительство Германии намерено более активно стимулировать в будущем с помощью Закона о возобновляемых источниках энергии (EEG). Тендерная мощность, первоначально предусмотренная для этой цели, была увеличена втрое с 50 мегаватт до 150 мегаватт, а охватываемая площадь была расширена за счет включения многолетних культур и постоянных культур, которые также включают районы выращивания фруктов.

Сельское хозяйство и производство энергии в гармонии
Потенциал этой технологии велик. Если бы около четырех процентов сельскохозяйственных угодий в Германии были оборудованы надземными солнечными модулями, можно было бы вырабатывать до 500 тераватт-часов электроэнергии, что примерно эквивалентно текущему спросу на электроэнергию в стране. К такому выводу пришел Институт солнечных энергетических систем Фраунгофера ISE в своих последних расчетах. Затраты на производство электроэнергии, составляющие от шести до 11 центов за киловатт-час, в настоящее время также являются приемлемыми.

"Агрофотоэлектрика определенно конкурирует с другими технологиями производства электроэнергии и уже давно перестала быть нишевым рынком", - подтверждает Маркус Вагт, руководитель проекта EnergyDecentral.

По словам Вагта, предотвращение конфликтов в землепользовании при расширении производства электроэнергии является ключевым фактором для этой технологии. С обычными фотоэлектрическими системами поверхностного монтажа область используется либо для солнечной электростанции, либо для сельского хозяйства, в то время как agri-photovoltaics сочетает в себе и то, и другое.

"Кроме того, есть и другие улучшения эффективности, такие как инновации в области цифровизации, настройки системы, прогнозного обслуживания и мониторинга. Эти факторы гарантируют, что интерес к технологии растет практически во всех регионах мира", - говорит Вагт.

Одна поверхность, два применения
Испытания, проведенные Университетами Хоэнхайма и Фраунгофера ISE, которые были завершены в 2021 году, показывают, что концепция работает в Германии. В районе вблизи Боденского озера исследователи исследовали влияние агроэлектрической системы на картофель, сельдерей, клеверную траву и пшеницу. В результате среднее использование земли составило 160 процентов. Вместо поля пшеницы и поля солнечной энергии, каждое из которых производилось на двух отдельных участках, подход agri-PV позволил получить около 80 процентов пшеницы и 80 процентов солнечной энергии при производстве на одном и том же поле. В теплое, сухое лето тень, создаваемая фотоэлектрической установкой, также способствует росту растений. В результате урожайность пшеницы в 2018 году на пробном поле увеличилась на три процента, а урожайность картофеля - на 11 процентов.

Исследование открыло вопрос о том, какие растения можно использовать для использования потенциала Agri-PV, что является проблемой при изменении севооборотов.

"Нам нужно исследовать, как растения влияют на биоразнообразие на полях и какие меры, если таковые имеются, необходимо принять", - говорит Лиза Патачек, научный сотрудник Центра органического земледелия Университета Хоэнхайм.

Посредством дальнейших исследований Патачек хочет выяснить, как растения можно наилучшим образом использовать с экономической и экологической точек зрения.

Профессор д-р Андреас Швайгер, глава Института ландшафта и экологии растений Университета Хоэнхайма, приветствует недавно объявленную правительством Германии солнечную кампанию как важный шаг в этом направлении. По его мнению, идеальным является сочетание полевых исследований и типовых проектов.

"Такие "живые лаборатории" были бы идеальны для тестирования условий в разных местах Германии". Из результатов могут быть получены рекомендации по дифференцированной программе финансирования, чтобы наилучшим образом внедрить системы на практике - цель, которую также поставили перед собой участники выставки EnergyDecentral 2022.

Новые модули обеспечивают большую производительность
Многочисленные компании-участники выставки представят комплексные проектные решения, включая проектирование, разработку проекта и строительство "под ключ" на выставке в Ганновере, Германия. Среди последних инноваций - бифазное стекло -стеклянные солнечные модули, которые можно устанавливать вертикально, как забор. В отличие от однофазных ячеек, которые генерируют электрическую энергию только тогда, когда фотоны попадают на их переднюю поверхность, они улавливают свет как на передней, так и на задней поверхностях. В зависимости от альбедо почвы в немецких погодных условиях можно получить дополнительный урожай до 15 процентов. Требуемое количество земли значительно меньше, а ориентация с востока на запад позволяет оптимизировать выработку электроэнергии в утренние и вечерние часы. Благодаря соответствующим большим расстояниям участки между рядами модулей можно использовать в качестве пастбищ или для выращивания фруктов. Другим вариантом в портфолио поставщиков является установка "солнечных арок" на средней или большей высоте. Затем солнечные электростанции служат навесом и защищают растения - как туннель из фольги, защищающий ягодную плантацию. Возможна высота до шести метров, что позволяет вести пахотное земледелие и использовать необходимое сельскохозяйственное оборудование.

Климатически нейтральный фруктовый сад
BayWa r.e. renewable energy GmbH - компания, входящая в число пионеров в области агроэлектрических решений, представляющая свои решения на выставке EnergyDecentral 2022. Вместе с Fraunhofer ISE и другими партнерами эксперты по энергетике из Мюнхена построили систему для выращивания фруктов espalier в органическом саду Nachtwey в Гельсдорфе, земля Рейнланд-Пфальц, Германия. С пиковой мощностью 258 киловатт он является первым в своем роде в Германии. Стефан Шинделе, руководитель отдела управления продуктами Agri-PV в BayWa r.e., рассматривает Agri-PV как решение, помогающее фермерам адаптироваться к последствиям изменения климата в долгосрочной перспективе. "Мы можем сохранить существующую экосистему и даже улучшить ее за счет синергетических эффектов и выработки солнечной энергии", - подчеркивает Шинделе.

Восемь сортов яблок будут использоваться для изучения того, в какой степени агроэлектрические системы могут защитить растения и фрукты от вредного воздействия окружающей среды, такого как град, сильный дождь, солнечные ожоги, мороз или экстремальные температуры. Кроме того, будет проверена степень, в которой различное управление освещением с помощью различных конфигураций модулей оказывает влияние на рост растений и урожайность сельскохозяйственных культур. Будут использоваться как стационарные полупрозрачные фотоэлектрические модули, так и отслеживаемые фотоэлектрические модули, которые при необходимости являются непроницаемыми для дождя. Вырабатываемую электроэнергию можно использовать вверх и вниз по течению от производства яблок, например, для питания ирригационной системы, тем самым значительно сокращая выбросы CO2 на ферме.

Солнечные системы учатся плавать
Плавающая фотоэлектрическая энергия - это еще одна технология, которая привлекает все больше внимания в Германии. Эта область включает в себя фотоэлектрические системы, которые могут быть установлены на озерах или, в будущем, в морских районах - на шельфе или вблизи побережья. В то время как в Азии уже можно найти установленные мощности в диапазоне двузначных мегаватт, системы в этой стране ограничены максимальным пиковым значением 750 киловатт из-за предыдущих препятствий с финансированием - предел, который, как ожидается, будет увеличен до одного мегаватта с EEG 2023. В Германии основными кандидатами являются затопленные районы, из которых около 500 были созданы только за счет открытой добычи бурого угля. Согласно исследованию Fraunhofer ISE, с чисто технической точки зрения они имеют полезный потенциал в диапазоне средних двузначных гигаватт, поэтому плавающие фотоэлектрические системы открывают новые перспективы для бывших центров добычи бурого угля.

Модули, а в большинстве случаев и инверторы, монтируются на поплавках, которые крепятся к берегу или дну озера, в зависимости от решения. "Водные объекты предъявляют особые требования к конструкции, материалам, экологической совместимости и эксплуатационному управлению плавучими фотоэлектрическими электростанциями", - объясняет Стефан Виланд, руководитель исследовательского проекта PV2Float в Fraunhofer ISE. Затраты на производство электроэнергии на таких установках по-прежнему в среднем на 10-15 процентов выше, чем у обычных наземных фотоэлектрических электростанций. Таким образом, целью проекта является дальнейшее развитие плавучих фотоэлектрических систем с целью снижения затрат, интеграции в территориальное планирование и устойчивого внедрения в мегаваттном масштабе.

Технологии для успешного перехода к энергетике
Где именно находятся новые рынки и бизнес-модели для агро- и плавающих фотоэлектрических систем? Как могут участвовать фермеры, владельцы прибрежных районов и муниципалитеты? И как цифровые технологии могут оптимизировать проектирование, эксплуатацию и техническое обслуживание установки? Ответы на эти вопросы даст выставка EnergyDecentral 2022, которая охватит весь спектр возобновляемых источников энергии в течение четырех дней с 15 по 18 ноября в Ганновере, Германия. Параллельно техническая программа выставки с ее презентациями и семинарами приглашает посетителей обменяться опытом с представителями отрасли в целях дальнейшего продвижения технологических инноваций и политических рамочных условий.

Источник: DLG-Mediaservice