Energie solară, agricultură și economie locală pe aceeași suprafață

O seră cu geam fotovoltaic nu este doar o seră modernă.

Este o alternativă mai inteligentă la câmpurile fotovoltaice clasice.

Un câmp fotovoltaic clasic produce energie, dar ocupă teren. În multe cazuri, acel teren nu mai produce hrană, nu mai susține activitate agricolă și creează relativ puține locuri de muncă permanente după finalizarea construcției.

O seră cu geam fotovoltaic poate produce energie electrică la scară relevantă, dar păstrează terenul în producție agricolă.

Aceeași suprafață poate genera:

În loc să alegem între energie și agricultură, putem construi infrastructuri care le combină.

O alternativă la câmpurile fotovoltaice clasice

Parcurile fotovoltaice clasice au un rol important în tranziția energetică, dar ridică o întrebare importantă: cât teren agricol suntem dispuși să transformăm în teren ocupat doar de panouri?

Serele cu geam fotovoltaic propun o altă direcție.

În loc să instalăm panouri pe teren agricol liber, putem transforma structura unei sere într-o centrală solară integrată.

Diferența este esențială:

Un câmp PV clasic produce energie.

O seră fotovoltaică produce energie și păstrează funcția agricolă a terenului.

Profitul principal poate veni din producția de electricitate, dar agricultura adaugă o valoare suplimentară importantă: terenul nu este abandonat economic, ci continuă să producă, să creeze activitate și să susțină comunitatea locală.

Randament apropiat de un câmp PV, fără sacrificarea terenului

Într-o configurație bine proiectată, o seră cu geam fotovoltaic poate produce orientativ 70–90% din energia unui câmp fotovoltaic clasic comparabil.

Procentul depinde de proiect:

Chiar dacă fiecare metru pătrat de geam fotovoltaic semi-transparent poate produce mai puțin decât un panou opac optim orientat, sera poate compensa prin folosirea mai multor suprafețe expuse la soare.

O seră nu are doar o suprafață plană. Are acoperișuri înclinate, frontoane și pereți orientați spre sud, est și vest.

Astfel, o seră fotovoltaică poate avea o suprafață activă foarte mare raportat la amprenta la sol.

Rezultatul este o diferență majoră față de un câmp PV clasic:

Câmpul PV produce energie și ocupă teren.

Sera fotovoltaică produce energie, dar păstrează terenul în producție agricolă.

Sera folosește mai mult decât terenul de sub ea

Un câmp fotovoltaic clasic se raportează în principal la suprafața ocupată la sol. Panourile sunt montate în rânduri, cu distanțe între ele pentru a evita umbrirea, pentru acces, mentenanță și înclinare optimă.

O seră este o construcție tridimensională.

Ea poate folosi:

Prin integrarea geamurilor fotovoltaice, aceste suprafețe pot deveni productive energetic.

Dimineața, pereții estici pot produce energie. În timpul zilei, acoperișul și zonele sudice pot prelua producția principală. După-amiaza, pereții vestici pot continua producția.

Această distribuție poate fi mai utilă decât un vârf scurt de producție la prânz, mai ales atunci când energia este consumată local sau livrată în momente diferite ale zilei.

Sera nu folosește doar terenul. Folosește volumul construit.

Geamuri fotovoltaice cu transparență adaptată fiecărei zone

Geamurile fotovoltaice pot fi produse cu diferite grade de transparență, în funcție de necesarul de lumină al culturii, orientarea suprafeței și obiectivul energetic al proiectului.

Nu toate zonele unei sere trebuie tratate la fel.

În zonele dedicate culturilor care au nevoie de mai multă lumină, se pot folosi geamuri fotovoltaice cu transparență mai ridicată.

În zonele unde lumina naturală nu este critică, se pot folosi geamuri fotovoltaice cu transparență mai redusă și producție electrică mai mare.

Astfel de zone pot fi:

Pe partea nordică, unde aportul solar este redus, se pot folosi geamuri obișnuite sau alte materiale transparente clasice, deoarece producția fotovoltaică ar fi mai mică și investiția se justifică mai greu.

Această abordare permite maximizarea producției de energie fără afectarea inutilă a culturilor principale.

Practic, sera poate fi împărțită inteligent:

În acest fel, fiecare zonă a serei primește materialul potrivit: transparență pentru cultură, producție de energie pentru zonele secundare și cost optim pe zonele cu aport solar redus.

Nu acoperim sera la întâmplare. O proiectăm inteligent.

Într-o seră, soluția optimă nu este să folosim aceeași transparență peste tot.

Plantele au nevoie de lumină. Fiecare cultură are propriul prag de toleranță la umbrire. De aceea, geamul fotovoltaic trebuie integrat selectiv, în funcție de:

Cheia nu este să punem cât mai mult PV pe orice suprafață, ci să punem PV acolo unde aduce cea mai mare valoare.

Cost mai mare, dar amortizare mai rapidă

O seră cu geam fotovoltaic are un cost inițial mai mare decât o seră construită cu materiale transparente clasice.

Diferența este că geamul fotovoltaic nu este doar un material de acoperire. Este un material care produce energie.

Geamul obișnuit protejează cultura.

Geamul fotovoltaic protejează cultura și produce electricitate.

Costul inițial este mai mare, dar investiția are o sursă proprie de recuperare: energia produsă.

Amortizarea poate veni din:

Cu alte cuvinte, nu cumperi doar sticlă. Cumperi o suprafață care produce energie decade la rând.

Profitul principal vine din producția de electricitate

Într-un proiect de seră fotovoltaică, profitul principal poate veni din producția de electricitate, nu neapărat din agricultură.

Aceasta este diferența de poziționare față de o seră clasică.

Sera fotovoltaică poate fi privită ca o centrală solară integrată într-o infrastructură agricolă.

Energia electrică produsă poate fi:

Agricultura nu trebuie să fie singura sursă de profit. Ea devine avantajul suplimentar care face proiectul mai bun decât un câmp PV clasic.

Un câmp PV produce energie și atât.

O seră fotovoltaică produce energie, dar păstrează terenul viu economic.

Autoconsum direct: cel mai ieftin kWh

Cel mai ieftin kWh este cel produs și consumat local.

Într-o seră cu geam fotovoltaic, energia produsă poate fi folosită direct pentru consumurile fermei:

Această energie nu mai trebuie cumpărată de la furnizor.

Nu mai include costuri de transport, distribuție și taxe.

Nu depinde de oferte temporare.

Nu depinde de intervale speciale de preț.

O ofertă de energie ieftină din rețea poate fi utilă ca rezervă sau completare, dar avantajul principal rămâne energia produsă direct de seră, acolo unde este consumată.

Prioritatea într-un astfel de sistem ar trebui să fie:

Energia produsă local face și agricultura mai competitivă

Chiar dacă profitul principal al proiectului poate veni din electricitate, autoconsumul local are și un efect agricol important: poate reduce costul de producție.

Într-o seră clasică, energia este un cost.

Fermierul plătește pentru irigații, ventilație, automatizări, pompe, senzori, încălzire locală, umidificare, climatizare sau alte consumuri auxiliare.

Într-o seră cu geam fotovoltaic, o parte din această energie poate fi produsă chiar de seră.

Asta poate face produsele cultivate mai competitive față de cele produse în sere clasice, deoarece o parte din costul energetic este acoperit local.

Fiecare kWh produs și consumat în seră poate contribui la reducerea costului pe kilogram, pe ladă sau pe ciclu de producție.

Sera clasică produce hrană și consumă energie.

Sera fotovoltaică produce hrană și o parte din energia necesară pentru a o produce.

Zone cu producție PV mai mare și consum local util

În anumite zone ale serei, unde lumina pentru culturile principale nu este critică, se pot folosi geamuri fotovoltaice cu transparență mai redusă.

Aceste zone produc mai multă electricitate.

Avantajul este că această energie poate fi consumată local, chiar în seră, pentru echipamentele care au nevoie de electricitate exact în perioadele calde sau însorite.

De exemplu:

Ciupercile sunt un exemplu interesant. Ele pot fi cultivate în zone cu lumină redusă sau în compartimente dedicate, unde geamurile fotovoltaice pot avea o transparență mai mică și o producție electrică mai mare.

Aceste spații pot necesita temperatură controlată, ventilație, umidificare și, în anumite perioade, răcire cu aer condiționat.

Tocmai aici apare avantajul: zona care produce mai multă electricitate poate consuma local o parte din această energie pentru controlul climatic necesar culturii.

Astfel, o suprafață cu geam PV mai dens nu devine o zonă agricolă pierdută, ci o zonă cu producție energetică mai mare și cu un consum local util.

Energia produsă poate alimenta ventilatoare, umidificatoare, senzori, pompe, automatizări și sisteme de răcire, reducând dependența de energia cumpărată din rețea.

Consum flexibil și energie ieftină din rețea

Pe lângă producția proprie, o seră poate beneficia și de consum flexibil.

Într-un sistem energetic cu tot mai multă energie solară și eoliană, apar perioade în care energia din rețea este ieftină sau disponibilă în exces.

O seră poate adapta anumite consumuri la aceste intervale:

Acest lucru poate aduce un avantaj suplimentar.

Totuși, energia ieftină din rețea nu este argumentul principal. Argumentul principal este energia produsă local de geamurile fotovoltaice.

Rețeaua rămâne utilă ca backup, completare și optimizare.

Creează economie locală, nu doar energie

Un parc fotovoltaic clasic are o perioadă intensă de construcție, apoi devine o infrastructură cu operare relativ redusă.

După instalare, numărul de locuri de muncă permanente este limitat.

O seră fotovoltaică poate crea activitate economică locală pe termen lung.

Ea poate susține:

Asta înseamnă că terenul nu este monetizat doar prin producția de kWh. Devine o platformă economică locală.

Energia rămâne sursa principală de profit, dar agricultura adaugă valoare socială, economică și politică.

Acceptanță socială mai bună

Multe comunități privesc cu rezerve parcurile fotovoltaice construite pe teren agricol.

Argumentele sunt cunoscute:

O seră fotovoltaică are o poveste mult mai bună.

Ea produce energie, dar și hrană.

Aduce tehnologie, dar păstrează agricultura.

Folosește soarele, dar nu abandonează terenul.

Creează venit, dar și activitate locală.

Din acest motiv, o seră fotovoltaică poate fi mai ușor de acceptat decât un parc fotovoltaic clasic pe teren agricol.

Problemele câmpurilor PV clasice pe teren agricol

Câmpurile fotovoltaice clasice sunt utile pentru producția de energie regenerabilă, dar pot crea tensiuni atunci când sunt amplasate pe terenuri agricole valoroase.

În anumite condiții, ele pot:

Nu orice parc PV produce aceste efecte în aceeași măsură. Totul depinde de proiect, teren, execuție și mentenanță.

Dar întrebarea rămâne legitimă: dacă putem produce energie fără să blocăm terenul agricol, de ce să nu alegem această variantă?

Serele cu geam fotovoltaic oferă o alternativă: produc energie, dar păstrează terenul în circuit economic și agricol.

Ce culturi se pretează pentru sere cu geam fotovoltaic?

Serele cu geam fotovoltaic pot fi adaptate pentru mai multe tipuri de culturi, în funcție de transparența geamurilor, orientare, nivelul de umbrire și necesarul de lumină.

Exemple de culturi care se pot preta:

Pentru culturile care cer lumină maximă permanentă, orice reducere a radiației poate afecta producția.

În aceste cazuri, recomandarea este testarea pe suprafețe mici, simularea luminii și alegerea unei soluții cu transparență ridicată sau cu acoperire fotovoltaică parțială.

Ce spun studiile despre agrivoltaice și sere fotovoltaice?

Cercetările recente arată că sistemele agrovoltaice pot permite producția simultană de hrană și energie, dar rezultatele depind de cultură, climă, tipul de modul, transparență, orientare și distribuția umbrei.

Departamentul Energiei din SUA definește agrivoltaicele ca utilizarea simultană a terenului pentru producție agricolă și producție solară, cu activități agricole amplasate sub sau între panouri solare.

Departamentul Energiei din SUA menționează și faptul că agrivoltaicele pot reduce conflictele de utilizare a terenului dintre energie și agricultură.

Un studiu despre salată cultivată sub module fotovoltaice semi-transparente a analizat module CdTe și module c-Si cu grade diferite de transparență, inclusiv module CdTe cu transparență de 40%, 50% și 70%.

Un studiu despre panouri solare semi-transparente colorate a analizat busuiocul și spanacul cultivate sub panouri fotovoltaice și a arătat că producția agricolă și producția de energie pot funcționa simultan pe aceeași suprafață.

Un studiu despre cultivarea verticală a ciupercilor într-o seră fotovoltaică a analizat lumina disponibilă într-o astfel de configurație, folosind simulări pentru spațiul interior al serei.

Un review despre impactul sistemelor agrivoltaice asupra microclimatului, consumului de apă și producției agricole arată că aceste sisteme pot îmbunătăți eficiența utilizării apei și pot reduce temperaturile aerului și solului, dar subliniază și faptul că proiectarea trebuie adaptată culturilor și nivelului de umbrire.

Un studiu de modelare tehnico-economică pentru agrivoltaice analizează dacă sistemele agrivoltaice pot deveni mai profitabile decât fotovoltaicele montate la sol, în funcție de design, cultură, densitatea modulelor, costuri și venituri.

Concluzia este simplă: sera fotovoltaică nu este o soluție universală, ci o soluție care trebuie proiectată inteligent.

Pentru culturile potrivite, umbrirea parțială nu este neapărat o problemă. Poate deveni un avantaj: mai puțin stres termic, consum mai mic de apă, microclimat mai stabil și energie produsă local.

Beneficii principale

1. Producție mare de energie

În configurații bine proiectate, o seră cu geam fotovoltaic poate produce orientativ 70–90% din energia unui câmp PV comparabil, dar fără să elimine funcția agricolă a terenului.

2. Teren păstrat în circuit agricol

Terenul nu este transformat într-un câmp ocupat doar de panouri. Rămâne teren productiv.

3. Suprafață activă extinsă

Acoperișurile, pereții sudici, estici și vestici, frontoanele și zonele de umbrire pot deveni suprafețe energetice active.

4. Transparență adaptată pe zone

Sera poate avea geamuri cu transparență diferită: mai multă lumină pentru culturi, producție PV mai mare pentru alei, spații tehnice, birouri, frontoane sau zone cu lumină mai puțin critică.

5. Autoconsum direct

Energia poate fi folosită local pentru irigații, pompe, ventilație, umidificare, climatizare, senzori și automatizări.

6. Venituri din energie

Profitul principal poate veni din producția de electricitate, fie prin vânzare, fie prin autoconsum.

7. Produse agricole mai competitive

Energia produsă local poate reduce costurile de operare și poate face produsele cultivate mai competitive.

8. Economie locală

Sera fotovoltaică poate susține locuri de muncă, producție agricolă, distribuție locală și activitate economică permanentă.

9. Acceptanță socială mai bună

Față de un câmp PV clasic, o seră fotovoltaică are un argument social mai puternic: produce energie, dar păstrează agricultura.

10. Amortizare accelerată

Costul inițial este mai mare decât la materialele clasice, dar geamul fotovoltaic produce energie și ajută la recuperarea investiției.

Unde se poate folosi?

Soluția este potrivită pentru:

O nouă generație de infrastructură solară

Până acum, multe proiecte solare au fost gândite simplu: teren plus panouri.

Serele cu geam fotovoltaic propun o nouă generație de infrastructură solară:

teren plus agricultură plus energie plus economie locală.

Nu este doar o seră.

Nu este doar un parc fotovoltaic.

Este o structură care le combină.

O seră fotovoltaică poate produce energie aproape ca un câmp PV clasic, dar fără să lase terenul fără funcție agricolă.

Aceasta este diferența.

Colaborare cu producători și instalatori de sere

PhotoVoltaic Windows caută parteneri pentru dezvoltarea de proiecte pilot cu sere fotovoltaice.

Nu dorim să înlocuim constructorii de sere. Dorim să adăugăm o opțiune nouă în portofoliul lor: geam fotovoltaic semi-transparent pentru acoperișuri, pereți, frontoane și zone de umbrire.

Putem colabora cu:

Scopul este simplu: să demonstrăm că energia solară poate fi produsă fără să scoatem terenul din circuitul agricol.