Agrivoltaics: Combining solar panels and agriculture into a win-win result

Ulike typer vekster

Det kan høres veldig enkelt ut å plassere noen solcellepaneler mellom radene med salat eller gulrot, men å få til et godt samspill mellom solenergi og landbruk er litt mer komplisert enn som så. Både design på solcelleanlegget, mikroklimatiske forhold og type vekster er faktorer som kan avgjøre om prosjektet er bærekraftig eller ikke.

– Solcellepaneler i en åker vil nødvendigvis kaste skygge. Det kan være gunstig for noen vekster, for andre ikke. I Nord-Europa ser det ut til at agrivoltaisk produksjon egner seg godt for vekster som løk, korn, poteter og rotgrønnsaker, kanskje også jordbær eller bringebær. I områder der solen er veldig hard, kan solcellepanelene redusere fordampingen og faktisk legge grunnlaget for høyere produksjon enn ellers. I Sør-Europa kan solcellepaneler sannsynligvis med fordel kombineres med vinranker eller olivenbusker, sier van der Pouw.

– Forsøkene handler mye nå om å finne ut hva slags vekster som egner seg best for denne typen kombinasjonsdrift, og hvilke vekster som egner seg best hvor.

Fast montert eller roterende

Om kombinasjonsbruk skal kunne gjennomføres i praksis, må solcellepanelene plasseres slik at både mennesker og maskiner kan bevege seg mellom dem eller under dem for å pleie eller høste vekstene. Solcellepaneler må også fra tid til annen rengjøres, hvis de skal fungere godt.

Solcellepanelene kan være fastmonterte eller de kan være fleksible og roterende. Hvis de er roterende, vil skyggene fra dem flytte seg gjennom dagen. Er de fastmonterte, vil jorden under ha sol eller skygge på bestemte tidspunkter. Planter reagerer ulikt på veksling mellom lys og skygge. For visse plantesorter kan det være gunstig, mens andre kan få redusert vekst. 

– Dette er også blant de tingene vi må finne ut av gjennom forsøk, sier van der Pouw.

– Det er ulike parametere som påvirker både kraftproduksjonen fra solcellene og jordbruksproduksjonen. Målet er selvfølgelig å finne løsningen som gir mest mulig produsert kraft og de best mulige vekstforhold for plantene.

Eget design

Solcellepanelene som settes ut i åkeren, er ikke de samme som du vil sette på taket av en bygning eller i en standard solpark.

– I åkeren er det konkurranse om hvert enkelt foton, sier Martijn van der Pouw. – Skal lyset gå til elektrisitet eller fotosyntese? Når du skal kombinere solceller med landbruk, er det nødvendig å bruke paneler som slipper gjennom mer lys, eller som blir plassert med større avstand mellom hverandre for å la lyset få god tilgang til vekstene. Valg av design vil bestemmes av hva slags vekster som skal dyrkes, sier han.

– For å skape best mulige vekstforhold kan det bli aktuelt å bruke sensorer i åkeren som kommuniserer med datamaskiner som igjen styrer panelene og sørger for at vekstene får dekket sitt behov for lys i ulike vekstfaser.

Utfordringer for maskiner

Moderne landbruk er svært avhengig av maskiner, så dersom agrivoltaisk produksjon skal fungere, må solparkene være utformet slik at maskinene kommer til. Det krever at det må være en viss avstand mellom solcellepanelene, eller at de må plasseres så høyt over bakken at maskinene kan kjøre under.

– I enkelte prosjekter har solcellepanelene vært plassert fem meter over bakken. Da er det ikke noe problem for landbruksmaskiner å komme til, sier Costanza Rizzo i Statkraft Italia. Hun er en del av utviklerteamet som jobber med å utvikle agrivoltaiske prosjekter i hjemlandet.  

– Ulempen med denne løsningen er at den er veldig kostbar og ulønnsom i dag uten subsidier. Derfor planlegger vi i våre prosjekter å bruke paneler som er montert på bakken i litt over to meters høyde, sier hun.

For å løse utfordringen med landbruksmaskinene er panelene roterende. Det gjør at de kan følge solen gjennom dagen, men også tiltes vertikalt slik at en traktor kan passere mellom radene med solcellepaneler.

Forskningsprosjekt

For å få mer kunnskap om agrivoltaisk landbruk har Statkraft Italia inngått et forskningssamarbeid med universitetet i Bari Aldo Moro i Sør-Italia. Prosjektet "Agrophotovoltaics for a sustainable future" skal bidra til å utvikle metoder og teknologi for de beste løsningene for å kombinere landbruk og kraftproduksjon.

Prosjektet skal også se på hvilke vekster som er best egnet for denne typen kombinasjonsbruk, hvordan solcellepanelene må designes, og hvilke utfordringer som må løses når det gjelder maskinbruk, innhøsting og miljøhensyn.

Skepsis

I tillegg til de rent tekniske utfordringene er det viktig å få bøndene og myndigheter med på laget. Costanza Rizzo innrømmer at de har møtt mye skepsis blant bøndene og deres organisasjoner, men at det er i ferd med å endre seg.

– Skepsisen skyldes dels at mange ikke helt forstår konseptet, dels at de ikke tror det vil fungere. Derfor har vi arbeidet mye med å involvere ulike interessenter lokalt og spre kunnskap og informasjon om hvilke fordeler et kombinasjonsbruk kan gi, sier hun.

– I det sørlige Italia har det i senere år vært mye tørke, noe som har gjort jordbruk mer krevende og mindre attraktivt. Hvis vi kan vise at solcellepaneler kan bidra til å skape et mer gunstig mikroklima og bedre vekstforhold i et tørt klima, vil det forhåpentligvis overbevise flere, sier hun.

Statkraft utforsker blant annet muligheten for å kombinere solcellepaneler med superintensiv olivenproduksjon, en produksjonsmåte der trærne står tettere for å gjøre maskinell innhøsting mulig. Også tomatproduksjon kan være aktuelt å kombinere med solcellepaneler. Tomater skal helst ha mye sol og varme, men i et stadig tørrere og varmere klima kan det vise seg gunstig med tiltak for å skape skygge og redusere fordamping.

Alle Statkrafts agrivoltaiske prosjekter er foreløpig på planleggingsstadiet, men Rizzo håper å få realisert de første allerede i første halvdel av 2023.

Statkraft har for øvrig solparker i drift i Spania der sauer gresser mellom solcellepanelene. Videoen er fra det store solkraftanlegget Talayuela i Cáceres i Extremadura-regionen, et av de største solkraftanleggene i Europa:

Social sustainability

If we are to gain support for projects like this, it is important to be able to show the added value this has locally, both economically and socially.  No one wants solar panels in the field if it doesn't bring any gains. One element, of course, is increased local energy production, which can provide farmers with increased and more stable incomes, while electrification can make agricultural production more sustainable.

"At the same time, projects must be useful not only for farmers, but for the entire local community," says Costanza Rizzo. Development and operation can create local jobs but contribute to social sustainability for projects.

"It could be creating spaces inside the agrivoltaic parks accessible to local communities, like bike paths, walking areas or space for educational activities for children with the objective to make local communities the real owner of our projects," says Rizzo.

"Many areas in southern Italy lack resources and investments that have a strong social impact. It is important that we show that we are not only looking for a quick win, but that we are a responsible player with a long-term perspective that can help create a sustainable future for the local community."