Fotowoltaika rolnicza (inaczej agrofotowoltaika lub Agri-PV) to jednoczesne wykorzystanie gruntów zarówno do celów rolniczych, jak i do produkcji energii ze słońca. Obecnie na świecie obserwuje się dynamiczny rozwój agrofotowoltaiki. Ten trend nie omija również Polski, a namacalnym tego przykładem są farmy fotowoltaiczne pod Zgorzelcem.
Dlaczego ten rodzaj wytwarzania energii ze słońca zasługuje na szczególną uwagę?
Po pierwsze, warto wspomnieć, że rolnictwo w naszym kraju jest bardzo ważnym sektorem gospodarki. Tam, gdzie na świecie przeciętne wykorzystanie gruntów na cele rolnicze stanowi 39%, w Polsce jest to 47% (14 637 tys. ha wg danych Głównego Urzędu Statystycznego z 31.03.2021 r. – Powszechny spis rolny 2020). Bardziej szczegółowo, uprawy stanowią 10 707 tys. ha, użytki zielone 3 185 tys. ha, a sady 301 tys. ha. Liczba dużych, dobrze zarządzanych gospodarstw i sadów stale rośnie. W związku z rosnącym zapotrzebowaniem na żywność na całym świecie, nigdy wcześniej nie było tak ważne jak dziś, aby zachować cenne, wysokiej jakości grunty rolne i zabezpieczyć żyzne gleby do produkcji żywności.
Agrofotowoltaika ma ogromny potencjał w naszym kraju, i to nie tylko z uwagi na dużą powierzchnię gruntów rolnych. Polscy rolnicy coraz częściej zmagają się ze skutkami zmian klimatu, zwłaszcza z ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi, takimi jak ulewne deszcze, burze oraz fale upałów. Zużycie wody może być bardzo wysokie w sektorze rolniczym, więc rolnicy mogą również stanąć w obliczu problemu niedoborów wody.
Dodatkowo warto uwzględnić ambitne prognozy dotyczące zainstalowanej mocy OZE w Polsce, z docelowym poziomem 44 GW do 2030 r. (pakiet Komisji Europejskiej „Fit for 55”). W związku z tym konieczne staje się rozszerzenie naszego miksu energetycznego i wykorzystywanych źródeł energii odnawialnej, w tym energii słonecznej. Agri-PV jest obiecującym rozwiązaniem, które ma do odegrania ważną rolę jako aplikacja o podwójnej funkcji. Pozwala ono na wykorzystanie ziemi zarówno do zrównoważonej produkcji rolnej, jak i do wytwarzania energii słonecznej, a tym samym umożliwia wykorzystanie synergii obu sektorów.
W dziedzinie Agri-PV, która jest tak zróżnicowana jak sama działalność rolnicza, rozróżnić możemy rozwiązania, gdzie panele słoneczne są zainstalowane nad uprawami, oraz rozwiązania, gdzie panele słoneczne są zainstalowane w rzędach pomiędzy uprawami, tak aby umożliwić przejazd dużych maszyn rolniczych.
Jakie są korzyści dla rolników?
Instalacje Agri-PV o podwójnym zastosowaniu chronią uprawy. Niekorzystne zjawiska pogodowe stają się coraz bardziej regularne, np. grad, susze, ulewne deszcze i fale upałów. Panele PV instalowane nad uprawami pomagają osłonić je przed niepożądanymi czynnikami atmosferycznymi. Dzięki temu można znacznie ograniczyć stosowanie folii plastikowych, których instalacja i wymiana co kilka lat jest kosztowna i czasochłonna. Sektor rolniczy potrzebuje dużych ilości wody, której zasoby w Polsce są mocno ograniczone. Instalacja agrofotowoltaiczna zmniejsza parowanie i transpirację, a półprzezroczyste moduły dostarczają wystarczającą ilość światła słonecznego do wzrostu roślin, redukując zbyt duże promieniowanie słoneczne. Dodatkowo system pomaga w gromadzeniu i zagospodarowaniu wody deszczowej. Rolnicy mogą cieszyć się również łatwiejszymi zbiorami. Bardziej kontrolowane warunki uprawy umożliwiają wydłużenie okresu uprawy, a w razie potrzeby również zebranie plonów w czasie, który ma największy sens handlowy. Zrównoważone temperatury pod panelami zapewniają również bardziej komfortowe warunki zbiorów.
Zysk dla rolnika
W przypadku instalacji PV między rzędami upraw rolnicy mogą korzystać ze stałych opłat z tytułu dzierżawy. Aspekty techniczne i środowiskowe obejmują m.in. mniejszą erozję gleby, dzięki ochronie przed wiatrem oraz zwiększenie bioróżnorodności w przypadku zachowania pasów zieleni i roślin łąkowych pod panelami. Rolnicy przyczyniają się do tworzenia gospodarki cyrkularnej i odbudowy ekosystemu, podczas gdy przeznaczenie gruntów pozostaje takie samo. Podobnie jak w przypadku instalacji nad uprawami, instalacja może zostać wzbogacona o system do zbierania wody deszczowej i zarządzania nią.
Wreszcie Agri-PV pozwala na generowanie czystej, zielonej energii, będącej dodatkowym zyskiem ekonomicznym dla rolnika.
Fotowoltaika rolnicza jako rozwiązanie dla rynków europejskich
Obecnie na świecie zainstalowanych jest ponad 14 GW mocy w Agri-PV. Wiele instalacji agrofotowoltaicznych znajduje się w Azji (Japonia, Chiny), jednak coraz więcej pojawia się także w Europie. Jedną z kluczowych zalet Agri-PV jest jej podwójna funkcja, pozwalająca na produkcję żywności i energii na tym samym terenie. Rosnący entuzjazm można zauważyć w wielu krajach UE. Włochy zobowiązały się już do przeznaczenia 1,1 mld euro na promocję agrofotowoltaiki, w tym do zainstalowania 2 GW mocy fotowoltaicznych w rolnictwie. Francja natomiast promuje rolnicze PV od 2017 r. poprzez serię przetargów na innowacje, z 48 zainstalowanymi projektami w samym 2020 r. Nowa technologia rozwija się również w Niemczech. Nasi zachodni sąsiedzi oczekują, że środki wprowadzone w ostatnim pakiecie regulacyjnym oraz publikacja nowej normy dla Agri-PV (DIN SPEC 91434) przyczynią się do jej rozwoju. Wspomniana norma definiuje fotowoltaikę rolniczą jako „łączne wykorzystanie jednego i tego samego obszaru gruntu do produkcji rolnej jako zastosowania podstawowego oraz do produkcji energii elektrycznej za pomocą systemu PV jako zastosowania wtórnego”.
Ponadto we wrześniu 2020 roku w sadzie jabłoniowym w niemieckim landzie Nadrenia-Palatynat (warunki zbliżone do polskich sadów) zainstalowano 258-kilowatową instalację testową w celu zademonstrowania potencjału rolniczej fotowoltaiki i optymalizacji jej wykorzystania w sadownictwie. Kolejne pięć rolniczych instalacji demonstracyjnych Agri-PV, o łącznej mocy co najmniej 1 650 kW, planowane jest również w gospodarstwach owocowych i jagodowych w Badenii-Wirtembergii w Niemczech. Plany te zostały ogłoszone przez Ministerstwo Środowiska Badenii-Wirtembergii w połowie stycznia 2022 r., wraz z pakietem finansowania projektów w wysokości 2,5 mln euro.
W Europie prym w dziedzinie Agri-PV wiedzie Holandia
W miejscowości Babberich na 3,3-hektarowej farmie z powodzeniem uprawia się maliny pod instalacją Agri-PV o mocy 2,67 MW – największą komercyjną instalacją Agri-PV w Europie. Wykorzystanie agrofotowoltaiki zwiększyło jakość zbieranych owoców w porównaniu z konwencjonalnymi technikami uprawy malin, wykorzystującymi politunele, a jednocześnie pozwoliło na produkcję energii elektrycznej. Holenderski Uniwersytet Wageningen przeprowadził badania nad agrofotowoltaiką w produkcji owoców miękkich, wykazując, że wyrównanie temperatury pod panelami oraz poprawa ewapotranspiracji i nawodnienia, uzyskane dzięki zastosowaniu Agri-PV, mają pozytywny wpływ na jakość produkowanych owoców.
Dobrym przykładem z naszego krajowego podwórka niech będzie farma fotowoltaiczna w powiecie zgorzeleckim, na której między panelami słonecznymi zostało zasadzone 10 tysięcy sadzonek czosnku niedźwiedziego (docelowo ma być to aż 50 hektarów upraw). Pierwsze plony zaplanowane były na kwiecień 2022. Już dziś można powiedzieć, że eksperymentalne uprawy się przyjęły i że mamy do czynienia z plantacją z prawdziwego zdarzenia.
Powyższe przykłady pokazują, że Agri-PV to globalny trend nie do zatrzymania. Agrofotowoltaika proaktywnie odpowiada na wyzwania związane ze zmianami klimatycznymi, które już teraz dotyczą całej naszej planety. Instalacje fotowoltaiczne służą zarówno do wytwarzania energii, jak i do zrównoważonej produkcji rolnej. Produkcja czystej energii nigdy nie była jeszcze tak blisko ludzi.
Ryszard Grabczyński, KPODR
