Panouri solare pentru ferme agricole: costuri, avantaje și dezavantaje. Care sunt principalele elemente de care să ții cont

Utilizarea de panouri solare pentru ferme agricole ar putea să pară la prima impresie o mare bătaie de cap. Ceea ce nu este foarte departe de adevăr. Dar, o evaluare brută a raportului dintre avantaje și dezavantaje înclină balanța în favoarea beneficiilor, iar principalele argumente sunt: autonomie (într-o oarecare măsură), amortizarea investiției și reducerea, în ansamblu, a costurilor, pe termen lung. La aceasta se adaugă beneficiile reale pentru mediu. 

Energia solară este principala sursă alternativă. Singura problemă este că panourile solare au nevoie de suprafețe mari de teren pentru a fi eficiente și rentabile. De aici se naște o competiție între terenurile destinate fermelor solare și cele agricole. Soluția este combinația dintre cele două. 

Agrivoltaica (cunoscută și sub denumirile de agrofotovoltaică, agri-solar sau agri-PV) este varianta viitorului care va asocia producția de hrană cu cea de energie. Progresele tehnologice au dus la găsirea unor soluții care permit dezvoltarea proiectelor la scară largă.

Eficiența, o strategie câștigătoare

În general, utilizarea duală va reduce atât producția agricolă, cât și cea energetică comparativ cu folosirea terenului doar pentru una dintre cele două. Un obiectiv general este ca producția agricolă să se mențină la cel puțin 70% față de ce era înainte de instalarea panourilor solare. Și producția de energie scade, în urma acestei asocieri duale, undeva la circa 60-70%. Dar, în ansamblu eficiența terenului  crește la 130-140% comparativ cu utilizarea pentru o singură destinație, ceea ce dovedește eficiența sistemului agrivoltaic. 

Un alt element important este alegerea culturilor care pot fi asociate cu panourile solare. Cele care au numai de câștigat sunt legumele cu toleranță la umbră parțială. Pe lista celor care s-au dezvoltat bine și chiar mai bine în sistem de agrivoltaic sunt: salată verde, spanacul, varza, broccoli, multe dintre plantele aromatice, precum și fructele și legume cu creștere joasă – căpșune, roșii, ardei, vinete. Foarte eficiente au fost culturile de furaje, cu atât mai mult cu cât acestea au folosit terenuri de calitate inferioară. Lucerna, trifoiul, iarba de pășune și secara au generat producții similare cu cele din cultura tradițională, în sistem dual. 

În funcție de climă, de relief și de plantele specifice zonei agrivoltaica pare potrivită pentru ceapă, cartofi, rădăcinoase, viță-de-vie, măslini și unele soiuri de cereale. 

Beneficii excepționale se pot obține de pe terenurile destinate pășunilor, oile, vacile și alte ierbivore având doar de câștigat în urma prezenței panourilor fotovoltaice, care le oferă umbră.  Reducerea expunerii solului la lumina solară, favorizează menținerea umidității, ceea ce stimulează dezvoltarea pentru iarba de pășune, un beneficiu în plus pentru fermieri. 

Adaptarea la condițiile reale din teren

Poate părea o soluție simplă să plasezi câteva panouri solare între rândurile de salată, dar o interacțiune eficientă între energie solară și agricultură este mai complexă. Designul instalației, condițiile microclimatice și tipul culturilor sunt factori care determină dacă proiectul este sustenabil. Poate părea o soluție simplă să plasezi câteva panouri solare între rândurile de salată, dar o interacțiune eficientă între energie solară și agricultură este mai complexă. 

Primul și cel mai important pas în combinarea producției agricole sau zootehnice cu energia solară este analiza tipurilor de culturi sau animale potrivite pentru terenul disponibil. O evaluare completă ia în calcul toate caracteristicile solului, microclimatul zonei – inclusiv regimul pluviometric și intensitatea vântului, dar și media multianuală a zilelor însorite și a regimului termic. 

O sinteză a tuturor informațiilor este garanția pentru a obține un echilibru cât mai bun între producția de energie electrică și cea agricolă, pentru că poate adapta sistemul fotovoltaic la realitatea din teren, fără a omite faptul că panourile solare, indiferent de formă, dimensiunea sau poziția în care sunt montate for produce umbră la nivelul solului. 

Un alt factor care poate face diferența este tipul de activitate al fermei. Dacă vrei să combini pășunatul oilor cu panourile solare, designul centralei fotovoltaice nu diferă prea mult față de un proiect exclusiv solar. În schimb, dacă vrei să cultivi fructe de pădure, panourile trebuie montate mai sus de sol, ceea ce implică structuri mai solide, capabile să reziste vânturilor puternice – lucru care crește semnificativ costurile. 

Beneficiile combinării energiei solare cu agricultura sau zootehnia

Agrivoltaica are beneficii atunci când proiectul este unul bine gândit și adaptat la condițiile reale din tren. Principalele beneficii pe care le aduc sistemele de panouri solare pentru ferme sunt: 

• Costuri mai mici de instalare a panourilor fotovoltaice pe terenurile agricole, acestea fiind deja  lucrate, astfel că nu mai necesită lucrări costisitoare de nivelare. Totodată se reduc costurile tehnice.
• Eficiență crescută a panourilor rezultată din prezența vegetației, care menține solul mai rece, ceea ce crește performanța sistemului fotovoltaic. Sistemele funcționează optim în intervalul 20-25 grade Celsius. 
• Diversificarea veniturilor fermierilor pe lângă producția agricolă. 
• Adaptarea unor culturi noi cu rezistență crescută la umbră parțială, ceea ce încurajează rotația culturilor, regenerarea solului și îmbunătățește fertilitatea solului în timp. 
• Agrivoltaica poate fi o soluție ideală care să permită reabilitarea terenurilor degradate, menținând un nivel de productivitate al solului.
• Umbra creată de panouri reduce stresul hidric și stabilizează temperatura solului – mai cald noaptea, mai rece ziua, ceea ce poate oferi un sezon extins de cultivare și prelungește perioada de producție.
• Protecția culturilor împotriva fenomenelor metorologice periculoase (grindină, vânt puternic)
• Reducerea consumului de apă prin protejarea solului de soare direct poate duce la evaporare mai mică, deci mai puțină apă necesară.
• Restaurarea habitatelor pentru polenizatori. Prin includerea în proiect a plantelor locale și a vegetației prietenoase cu polenizatorii, sistemele pot contribui la susținerea pe termen lung întregul ecosistem agricol.

Beneficii importante pentru societate și mediu

Parcurile solare includ, de regulă, colecții extinse de panouri fotovoltaice care pot ocupa peste 40 de hectare de teren. Deși au nevoie de mult spațiu, impactul asupra mediului este minim în comparație cu sursele tradiționale de energie și au importante beneficii pentru societate și mediu, astfel:

• Accelerează tranziția energetică către una verde. Colaborarea dintre fermieri și comunitățile rurale crește acceptarea și interesul pentru proiecte solare, care aduce importante beneficii financiare prin reducerea costurilor pentru energie.
• Producția de energie solară generează poluare atmosferică sau emisii de gaze cu efect de seră aproape inexistente. Deși se eliberează cantități mici de dioxid de sulf și oxid de azot, acestea sunt practic nesemnificative.
• Producând energie curată, parcurile solare contribuie la reducerea arderii combustibililor fosili – cu efecte pozitive în lanț asupra mediului.
• Soarele este o sursă nelimitată de energie – atât timp cât strălucește, avem acces la o resursă regenerabilă.
• Necesită puțină întreținere. În cazul proiectelor solare de mari dimensiuni, dezvoltatorii se ocupă, de obicei, de curățarea periodică a panourilor pentru a elimina praful sau alte resturi care ar putea afecta absorbția radiației solare. Aceste verificări și curățări sunt necesare doar de trei-patru ori pe an – deci sunt puțin intruzive pentru proprietari și mai reduse comparativ cu cele necesare pentru turbinele eoliene.
• Durată mare de funcționare la un nivel ridicat de eficiență. Sistemele fotovoltaice pot funcționa chiar și 20 de ani fără întreținere majoră.

Costurile și amortizarea panourilor solare pentru ferme 

Costurile pentru implementare pot fi ridicate, acestea fiind unul dintre principalele limitări. Dar, valoarea investiției trebuie mereu raportată la beneficiile pe care le aduce, la fiabilitatea și la durata de amortizare. 

Implementarea unor sisteme fotovoltaice pe acoperișul fermelor, halelor sau al altor construcții se amortizează în circa 3-5 ani. În cazul celor  montate pe terenul agricol, care păstrează și rol de producție agricolă, amortizarea costurilor poate dura 7-9 ani. În cazul acestora din urmă structura pe care se fixează panourile este o parte importantă a investiției, ceea ce poate crește costurile inițiale cu peste 50%. 

Eficiența sistemelor și amortizarea costurilor poate fi mai rapidă atunci când este asociată cu sisteme de înmagazinare a energie, chiar dacă valoarea inițială a investiției este mai mare, pentru că reduce consumul de energie electrică din rețea. 

Tipuri de panouri solare pentru ferme

Există cinci tipuri principale de sisteme agrivoltaice (panouri solare pentru ferme). Fiecare are caracteristici specifice legate de structura panourilor solare, înălțimea față de sol, mobilitatea și gradul de integrare cu alte tehnologii agricole.

1. Panouri solare fixe deasupra culturilor

Sunt panouri montate fix pe structuri deasupra culturilor sau între rândurile acestora. Au un unghi de înclinare care poate varia și o densitate care poate fi ajustată. Sunt printre cele mai eficiente, se instalează repede la scară mare. Oferă umbră și sunt ideale pentru pajiști și ferme zootehnice (pășunat sub panouri). Sunt utile și pentru culturi de câmp cu plante care se dezvoltă în zone semiumbrite. În plus, oferă protecție față de fenomene extreme.

2. Panouri solare la înălțime mare

Panourile sunt montate la o înălțime considerabilă deasupra solului (între 2,5 m și 5 m).
Pot fi ridicate sau coborâte în funcție de nevoi și permit trecerea utilajelor printre rânduri. Oferă și lumină suficientă pentru culturi. Sunt ideale pentru livezi, viță-de-vie sau culturi care necesită spațiu și lumină variabilă. O soluție bună pentru horticultură și plantații perene.

3. Sere solare

Panourile fotovoltaice sunt montate pe acoperișul serelor agricole. Se montează cel mai simplu, nu au impact asupra culturilor. Pot produce energie pentru consum propriu sau injectare în rețea. Sunt soluția ideală pentru controlul temperaturii în seră.

4. Sisteme integrate (cu tehnologii avansate)

Sunt o combinație de panouri solare cu alte inovații, precum hidrogeluri care extrag apă din aer. Contribuie la încălzirea hidrogelului, crescând eficiența energetică. Au potențial mare în zone aride, îmbunătățesc producția alimentară și siguranța apei. Sunt cele mai complicate sisteme, dar și cele mai eficiente. Sunt utilizate în cercetare, zone cu deficit hidric, ferme experimentale.

5. Sisteme agrivoltaice dinamice

Folosesc panouri ușoare, montate pe structuri mobile, fără fundații fixe. Pot fi mutate manual sau automat în funcție de anotimp și lucrările agricole. Au adaptabilitate ridicată, dar sunt funcționale doar pentru ferme mici.

Sursa info: earth.org/ember-energy.org