Új trend a zöldberuházásokban

Agrofotovoltaikus rendszerek

„A hangsúlyt a gazdasági hatékonyságról az élethatékonyságra kell helyeznünk.” (Kofi Annan)

A termőföldek rovására?

Az utóbbi években egyre nagyobb verseny alakult ki a földek használatáért, mivel egyre több energiára, élelemre, vízre és más természeti erőforrásra van szükségünk. Fontos, hogy úgy alakítsuk át az energiarendszereinket, hogy közben csökkentsük a klímaváltozás hatásait, és elkerüljük az energia- és élelmiszer-termelés közötti versenyt a földekért.

Magyarországon is egyre több napelempark épül, ami felveti a kérdést: vajon a termőföldek rovására megy-e az energiatermelés? Az agrofotovoltaikus rendszerek (APV) erre kínálnak megoldást. Az ötlet Adolf Goetzberger és Armin Zastrow nevéhez fűződik, akik 1981-ben javasolták a napenergia kettős hasznosítását. Ezzel akarták elkerülni, hogy a földekért versenyezzen az energiatermelés és a mezőgazdaság.

2004-ben Akira Nagashima, egy japán mérnök felismerte, hogy a fotovoltaikus rendszerek és a mezőgazdaság egyesítése optimalizálhatja a fény hasznosítását. Kifejlesztette az első emelvényre helyezett napelempanel-struktúrát, amelyik elegendő fényt biztosít a panelek alatt termesztett növényeknek, és lehetővé teszi a mezőgazdasági gépek szabad mozgását. Az agrofotovoltaikus rendszerek az utóbbi években gyorsan fejlődtek, és három alapvető típusuk van: földre telepített függőleges telepítésű napelempanelek közötti mezőgazdálkodás, emelvényre helyezett napelemek alatti növény- és állattenyésztés, valamint napelemes üvegházak. Ezek a rendszerek segítenek abban, hogy a földek hosszú távon is alkalmasak maradjanak növénytermesztésre és legeltetésre.

Ahogy a világ népessége nő, és egyre több élelmiszerre és energiára van szükség, egyre fontosabbá válnak az ilyen típusú megoldások. Ebben az ismertető cikkben részletesen bemutatjuk az agrofotovoltaikus rendszerek működését, előnyeit és gyakorlati alkalmazási példáit, hogy megértsük, milyen jelentőségük van, és milyen lehetőségeket rejtenek a jövőre nézve.

Mi az agrofotovoltaik?

Az agrofotovoltaikus rendszerek (más néven agriszoláris rendszerek vagy kettős felhasználású napenergia-rendszerek) olyan megoldások, amelyek egy parcellán egyesítik a mezőgazdasági termelést és az energiatermelést. Ezek a rendszerek lehetővé teszik, hogy a földterületeken egyszerre termesszünk növényeket és termeljünk villamos energiát, így hatékonyabbá téve a földhasználatot, ezáltal kettős bevételi forrást teremtve a gazdálkodók számára. Az agrofotovoltaikus rendszerek különösen alkalmasak olyan növények számára, mint a gyümölcsök, bogyók, zöldségek és szőlők, amelyek jól bírják a kevesebb fényt. Ugyanakkor ezek az APV-rendszerek szinte bármilyen terménnyel működhetnek, ha megfelelően vannak beállítva. A napelemek árnyékoló hatása nemcsak a vízveszteséget csökkenti, hanem védelmet nyújt a növények számára a jégkár, fagykár és más extrém időjárási körülmények ellen is.

A Fraunhofer Intézet (egy neves német kutatószervezet, amely az alkalmazott tudomány és technológia fejlesztésével foglalkozik) becslései szerint 2022-re világszerte már 14 GWp összkapacitást telepítettek agrofotovoltaikus rendszerek formájában. Ez azt mutatja, hogy ezek a rendszerek technikailag és gazdaságilag is megvalósíthatók, és már számos országban sikeresen alkalmazzák ezeket. Az agrofotovoltaikus rendszerek tehát hatékony és fenntartható megoldást kínálnak az energiatermelés és a mezőgazdaság kombinálására.

Az agrofotovoltaikus rendszerek működése

Az agrofotovoltaikus (APV) rendszerek lényege, hogy a mezőgazdasági területeken napelemeket helyeznek el, így a földet egyszerre használják energiatermelésre és növénytermesztésre. Az ötlet egyszerű: félig vagy teljesen átlátszó napelemeket szerelnek fel a termények fölé, olyan állványokra, amelyek elég magasak ahhoz, hogy a gazdák továbbra is tudjanak dolgozni a földeken. A napelemek különböző magasságokban és szögekben vannak elhelyezve, hogy a napfényből energiát nyerjenek, miközben a növények is megkapják a szükséges fényt.

A Fraunhofer ISE kutatásai szerint az APV-rendszerekkel akár 60–70%-os árnyékoltság mellett is megfelelő terméshozamot lehet elérni, és közben sok elektromos áramot is termelnek. A legújabb tanulmányok szerint, ha a világ szántóterületeinek csak 1%-át ilyen rendszerekkel borítanánk, az elegendő lenne a világ összes villamosenergia-szükségletének kielégítésére.

Az APV-rendszerek tervezésekor figyelembe kell venni a növények fényigényét, az árnyékolási mintázatot és a helyi klíma- és talajadottságokat. Egyes növények, mint a paradicsom, burgonya vagy spenót, jól tűrik az árnyékosabb környezetet, míg másoknak több fényre van szükségük. A szolármodulok színének változtatásával lehetőség van a fotoszintézis fokozására, ami gyorsabb növekedést és korábbi betakarítást eredményez.

Az agrofotovoltaikus rendszerek előnyei

Az agrofotovoltaikus rendszerek (APV) számos előnyt kínálnak, amelyeket több ország, például Németország, Franciaország és Japán is sikeresen kihasznált. Ezek a rendszerek lehetővé teszik az élelmiszer-termelés és az energiatermelés együttes megvalósítását, ami különösen értékes az erőforrásszegény területeken. Az alábbiakban bemutatjuk az APV-rendszerek legfontosabb előnyeit:

1. Kettős hasznosítású területek: az APV-rendszerek lehetővé teszik, hogy ugyanazon a földterületen egyszerre történjen élelmiszer- és energiatermelés, ami különösen fontos ott, ahol korlátozottak a termőföldek.

2. Időjárás okozta károk mérséklése: az APV-rendszerek hatékonyan védenek a jégeső, fagy és más szélsőséges időjárási körülmények ellen, csökkentve ezzel a terméskárosodás kockázatát.

3. Méhek és biodiverzitás védelme: az APV-rendszerek elősegítik a méhek és más beporzó rovarok számára kedvező élőhelyek kialakulását, ami növeli a beporzási arányokat, és javítja a terméshozamot.

4. Agrofotovoltaikus borászat: a szőlőültetvényekben alkalmazott APV-rendszerek javítják a szőlő érlelésének feltételeit, így magasabb minőségű borokat eredményeznek.

5. Vízmegtakarítás: az APV-rendszerek árnyékoló hatása csökkenti a talaj vízveszteségét, ami különösen fontos az aszályos területeken, ezáltal javítva a növények vízellátását.

6. Energiafüggetlenség és költségcsökkentés: a gazdálkodók számára az APV-rendszerek lehetőséget biztosítanak arra, hogy a saját napelemeik által termelt energiát használják, csökkentve ezzel az energiafogyasztás költségeit.

7. Klímavédelem és fenntarthatóság: az APV-rendszerek hozzájárulnak a szén-dioxid-kibocsátás csökkentéséhez, és fenntartható energiaforrásként segítenek megőrizni a talaj nedvességtartalmát, különösen vízhiányos területeken.

8. Terméshozam és minőség javulása: a megfelelően kialakított APV-rendszerek kedvező mikroklímát teremtenek, amely növeli a terméshozamot, és javítja a termények minőségét, különösen forró, száraz időszakokban.

9. Agriculture 4.0 fejlesztése: az APV-rendszerek támogatják az intelligens mezőgazdasági technológiák, például a precíziós gazdálkodás és az automatizált rendszerek alkalmazását, amelyek tovább növelik a mezőgazdasági hatékonyságot és fenntarthatóságot.

Az agrofotovoltaikus rendszerek tehát nem csupán az energiatermelésben, hanem a mezőgazdaság hatékonyságában, a környezetvédelemben és a gazdálkodók gazdasági stabilitásának növelésében is fontos szerepet játszanak.

Az agrofotovoltaikus rendszerek lehetőségei és kihívásai az Európai Unióban

Ha az Európai Unió (EU) mezőgazdasági területeinek csak 1%-át ilyen rendszerekkel fednék le, az annyi energiát termelne, ami meghaladná az EU 2030-as napenergiacéljait.

Az EU arra buzdítja a tagállamokat, hogy ne csak a nagy napelemparkokat és a tetőkre szerelt napelemeket használják, hanem alkalmazzák az agrofotovoltaikus megoldásokat is. Ez azt jelenti, hogy támogatásokat és kedvezményeket biztosítanak a gazdáknak, hogy beépítsék ezeket a rendszereket a mezőgazdasági tervekbe. Ez különösen fontos a vidéki közösségek számára, mert segíthet fenntarthatóbbá válni.

A jövőben az APV-rendszereknek még szorosabban kell integrálódniuk a mezőgazdasági gyakorlatokba, különösen olyan területeken, mint a kertészet, ahol már külföldön számos helyen jól működnek. A siker kulcsa az innováció, a közösségi részvétel és a megfelelő szabályozások kialakítása.

Az EU-nak folytatnia kell a kutatást és a fejlesztést ezen a területen, hogy az APV-rendszerek valóban hozzájáruljanak egy fenntartható és ellenálló mezőgazdasági és energetikai jövő kialakításához.

Az agrofotovoltaikus rendszerek lehetőségei Magyarországon

Magyarország kiemelkedő adottságokkal rendelkezik az agrofotovoltaikus rendszerek telepítésére. A napenergia-potenciál kihasználásával és a mezőgazdasági termelés hatékonyságának növelésével ezek a rendszerek forradalmasíthatják a magyar mezőgazdaságot. Az agrofotovoltaikus rendszerek zöld utat kaptak Magyarországon, a Kötelező Átvételi Tarifa (KÁT) rendszer révén pedig biztosított a megújuló energiaforrásból származó villamos energia kötelező átvétele támogatott áron. Ez a hosszú távú szerződéses garancia kedvező feltételeket teremt az agrofotovoltaikus rendszerek telepítéséhez.

A Pilatus Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Kft. már dolgozik olyan energiatárolási megoldásokon, amelyek tovább növelik ezeknek a rendszereknek a hatékonyságát. Az általuk kidolgozott megoldások nemcsak a megtermelt energia hatékonyabb tárolását és felhasználását teszik lehetővé, hanem olyan hozamot is biztosítanak, amely meghaladja a KÁT áramátvételi összegét. Ez újabb lehetőségeket nyit a mezőgazdasági termelők számára, akik így még versenyképesebbé válhatnak a piacon.

Azonban a jelenlegi hálózati kapacitások korlátai miatt a termőföldek további nagymértékű bevonására a következő években vélhetően nem kerül sor. Az új hálózati kapacitások befogadására 2030 előtt nincs jelentős lehetőség, ezért csak a meglévő csatlakozási pontok fejlesztésében érdemes gondolkodni.

Az agrofotovoltaikus rendszerek tehát nemcsak a mezőgazdasági termelést és az energiaellátást kombinálják hatékonyan, hanem hozzájárulnak a fenntartható fejlődés célkitűzéseinek megvalósításához is.

Összegzés

A globális agrofotovoltaikus piac gyors ütemben növekszik. A piac óriási lehetőségeket kínál a meglévő és feltörekvő piaci szereplők számára. Ahogy a technológia és a kutatás folyamatosan fejlődik, valószínű, hogy az agrofotovoltaikus rendszerek hatékonyabbá, méretezhetőbbé és hozzáférhetőbbé válnak, így kulcsfontosságú megoldást jelentenek a földgazdasági dilemma kihívásainak kezelésére, miközben teljesítik az ambiciózus globális, európai és nemzeti megújulóenergia-célokat. Az agrofotovoltaikus rendszerek jelentős lehetőségeket kínálnak Magyarország számára is mind az energiatermelés, mind a mezőgazdasági termelés szempontjából. A napenergia hasznosítása és a mezőgazdasági tevékenység integrálása révén ezek a rendszerek hozzájárulnak a klímaválság kihívásainak kezeléséhez és a fenntartható fejlődés előmozdításához. A KÁT-rendszer által biztosított támogatások és a meglévő infrastruktúra fejlesztése révén Magyarország jó úton halad az agrofotovoltaikus rendszerek sikeres bevezetése felé, ami hosszú távon előnyös lehet mind a mezőgazdaság, mind az energiaellátás számára.

Vlaszák Lajos