Pole stíněné fotovoltaikou

V minulém článku o agrivoltaice jsme vysvětlili, že se jedná o způsob, jak na poli zároveň pěstovat jídlo i vyrábět elektřinu, a popsali jsme netradiční řešení firmy Next2Sun se svislými oboustrannými panely. Jak v případě agrivoltaiky vypadají tradiční řešení? Tímto tématem se zabýval samostatný přednáškový blok na veletrhu Intersolar 2019.

Agrivoltaika v Japonsku neboli solar sharing, „sdílení slunce“

Země vycházejícího slunce je průkopníkem v mnoha oblastech moderních technologií, například ve využívání palivových článků na vytápění. Podobně je tomu i u agrivoltaiky. Před 15 lety začali japonští farmáři experimentovat s fotovoltaickými panely nad svými rostlinami, s nimiž se dělí o sluneční svit – odtud výraz „solar sharing“.

Z něj plynou tři benefity:

• na polích lze dál bez omezení pěstovat rostliny,
• farmáři mají další příjem nebo úspory z vlastní elektřiny,
• fotovoltaika má další instalaci.

V Japonsku je relativně málo nížin, kde by mohly stát velké plochy solárních elektráren, většina území je pokryta lesy. Možnost instalovat fotovoltaiku na polích, kde se zároveň pěstují potraviny, je tak výhodná pro všechny strany. Počet instalací „solar sharingu“ se v Japonsku rozšířil z 96 v roce 2013 na 1511 v roce 2017, což je 16násobný nárůst.

Panely se nachází na visutých konstrukcích a s takovými rozestupy, aby propouštěly dostatek světla potřebného pro rostliny. Množství světla potřebného pro fotosyntézu se u jednotlivých rostlin liší, některé rostliny se hodí do stínu, jiné do polostínu, jiné na přímé slunce. Podle druhu rostliny se nastaví instalace fotovoltaiky, aby odpovídala optimálnímu zastínění.

Některé druhy plodin vyžadují velmi málo světla a mohou tak být pěstovány při velmi vysoké míře zastínění. Pak se již ale jedná spíše o klasickou elektrárnu, něž o pole, a sami Japonci už u takových instalací zpochybňují solar sharing jako adekvátní název. Jiné rostliny zase vyžadují světla hodně, takže je fotovoltaika instalována vysoko, s velkými rozestupy a na shodné ploše vyrobí méně elektřiny. Nejvíce instalací „solar sharingu“ používá míru zastínění 30 – 40 %, což má jen minimální dopady na růst rostlin. Pro srovnání, vertikální instalace firmy Next2Sun z minulého článku má stínicí poměr 15 %.

Agrivoltaika je v Japonsku zákonem regulována. Legislativa řeší například výšku konstrukce, vliv na okolní pole nebo dopady na podnikání daného farmáře.

Naprostou většinu instalací „sdílejících slunce“ v Japonsku tvoří malé elektrárny na polích menších než 1000 m². Tento stav i vyhovuje původní ideji solar sharingu, podle které se má jednat zejména o příležitost pro drobné zemědělce. Naopak největší projekt má výkon 4,41 MW. Ač se jedná o projekt s vysokou mírou zastínění pole – tedy primárně o solární elektrárnu – pěstují se pod ní plodiny, kterým tyto podmínky vyhovují. Experimentuje se i s agrivoltaikou nad rýžovým polem nebo čajovou plantáží.

Solární žaluzie nad polem aneb fotovoltaika pro vinice

Zatímco v Japonsku se snaží primárně kombinovat fotovoltaiku a farmaření na stejném poli, francouzská společnost Sun’Agri uchopuje fotovoltaiku jako pomoc farmářům při potížích plynoucích z klimatických změn. Zemědělci se stále častěji potýkají s vedrem, suchem a na jaře často i s mrazem.

Fotovoltaika zde slouží primárně jako stínění, které je optimalizované pro dané místo i pro danou rostlinu. Instalace je navíc naklápěcí, lze ji tedy přizpůsobit nejen rostlinám, ale hlavně okamžitým podmínkám. Jinak řečeno, Sun’Agri postaví nad polem nastavitelnou žaluzii, která stíněním vyrábí elektřinu. Nazývá ji „dynamická agrivoltaika“.

V první řadě jde přitom o pěstování potravin. V době horka nebo sucha fotovoltaika rostliny stíní. Tím je chrání nejen před horkem a prudkým sluncem, ale i třeba před krupobitím. Stínění snižuje také spotřebu vody na zalévání, u pilotních projektů o 20 %. Regulací teploty a slunečního svitu dopadajícího na pole lze takto řídit i dozrávání rostlin a posun sklizně, což přijde vhod zejména u vinné révy. Je-li naopak pod mrakem, sklopí se panely tak, aby stínily co nejméně. Stejně tak v době deště, aby nebránily zavlažování. A konečně je-li mráz, mohou panely vytvořit „střechu“, která umožňuje udržet teplotu na zemi až o 3° C vyšší, než na polích bez stínění. Konstrukce, na které jsou panely instalovány, může sloužit pro pnutí nebo oporu rostlin a pro upevnění dalších prvků.

Každá instalace je individuální – v první řadě se hledá, jak může „solární žaluzie“ v daném místě nejvíce pomoct, jak má být vysoká, s jakými rozestupy atd. Proměnných je mnoho, od typu pozemku, přes podmínky a podnebí v dané lokalitě až po druh rostliny. Největší potenciál pro tento způsob agrivoltaiky je v jižních zemích. Kromě obligátní proměnné „čím víc na jih, tím více slunce“ také platí „čím více na jih, tím více zemědělství trpí klimatickými změnami“, tedy „čím víc na jih, tím větší je potřeba stínu“. V jižních zemích více agrivoltaiky znamená více stínu, lepší sklizeň a více elektřiny.

Díky vyšší konstrukci s natáčením (tracking) a větším rozestupům vychází dynamická agrivoltaika dráž, než klasická pevná pozemní fotovoltaika. Ale na rozdíl od standardní fotovoltaiky jsou zde přidanou hodnotou kromě čisté elektřiny hlavně lepší podmínky pro pěstování, které snižují farmářům náklady.