Az ország első agrifotovoltaikus rendszere, autonóm technológia: a jövő Zalaegerszegen kezdődött el

A hét utolsó munkanapján Zalaegerszeg lett a hazai agrár- és energiaszektor egyik legizgalmasabb találkozóhelye. A ZalaZONE Járműipari Tesztpálya Konferenciaközpontjában megrendezett INNOGREEN ZALA – A ZalaZONE InnoTech Nonprofit Kft. innovatív AGRI-PV és energiatárolási projektjeinek bemutatása című exkluzív szakmai napon a résztvevők nemcsak előadásokat hallgathattak, hanem valódi kísérleti rendszereket is megismerhettek – a málnaültetvénnyel társított napelemparktól a konténeres energiatároló modulokig.

– Azért különleges ez a nap, mert két olyan technológiát mutatunk be, amit jelenleg Magyarországon sehol máshol nem lehet élőben látni – hangsúlyozta köszöntőjében Magyar Ferenc Attila, a ZalaZONE InnoTech ügyvezetője. – Egy saját fejlesztésű, precíziós gazdálkodási rendszerekkel integrált AGRI-PV megoldást, és egy moduláris, többcélú energiatároló rendszert, amelyet eredetileg kritikus infrastruktúrák energiaellátásának biztonságosabbá tételére terveztünk.

Zalaegerszegi ökoszisztéma: autóipari tesztpályából innovációs térség

A rendezvényt Vígh László országgyűlési képviselő köszöntötte, majd Prof. Dr. Palkovics László, a ZalaZONE Alapítvány elnöke, mesterséges intelligenciáért felelős kormánybiztos rajzolta fel azt az ökoszisztémát, amelyben az INNOGREEN ZALA projektek megszülettek.

A professzor azt is felidézte, hogyan lett egy kormányzati döntésből európai szinten is egyedülálló innovációs környezet.

Prof. Dr. Palkovics László – Fotó: Horváth Attila

– 2016-ban határozta el a kormány, hogy Magyarország járműipari tesztpályát épít – mondta. – Felmerült a kérdés, hogy hol legyen ez. Van, aki szerint azért lett Zalaegerszeg, mert én zalaegerszegi vagyok. Én inkább azt gondolom, hogy gazdaságpolitikai megfontolásról volt szó: ez a térség akkor még kicsit „lukas” volt az ország gazdasági térképén, ide kellett egy erős mag.

Palkovics László elmondta: a terület 2016-ban még jórészt szántóföld volt, néhány erdősávval. Mára több mint harminc betelepülő cég, köztük olyan nemzetközi szereplők, mint a Rheinmetall vagy a Flex, működik itt, mintegy félezer fejlesztőmérnökkel.

– Azt szoktam mondani: aki autót tud gyártani, az mindent is tud gyártani – jegyezte meg. – Az autóiparban használt technológiák jelentős része ugyanúgy alkalmazható a mezőgazdaságban, az energetikában vagy akár a védelmi iparban is. Mi olyan ökoszisztémát építünk, ahol ezek a tudáselemek szabadon átjárhatók.

A tesztpálya köré tudatosan épült fel az egyetemi és kutatási háttér is, MATE-, Óbudai- és Széchenyi-egyetemi együttműködéssel, duális képzéssel, gyakornoki programokkal.

– Zalaegerszegnek nincs klasszikus egyeteme, ezért az egyetemeket hoztuk ide – mondta Palkovics. – A hallgatók az anyaintézményben tanulnak, de a gyakorlatukat már itt töltik, valós ipari és kutatási környezetben.

Magyar Ferenc Attila – Fotó: Horváth Attila

Sandboxok és spillover-hatás: amikor a járműipar „kifolyik” az agráriumba

Magyar Ferenc Attila az InnoTech szerepét úgy írta le, mint egyfajta „spillover-menedzsmentet”.

– A ZalaZONE hardcore tevékenysége a közúti járművek tesztelése, autonóm rendszerek fejlesztése, validációja a betoncsíkon – fogalmazott. – De közben azt láttuk, hogy az itt összegyűlt tudás, a szenzorok, a vezérlőrendszerek, az adatgyűjtés és -feldolgozás képessége messze túlmutat a járműiparon. Ezt nevezzük mi spillover-hatásnak.

Az InnoTech feladata az lett, hogy mindazt, ami „kicsordul” a klasszikus autóiparból, strukturált, kutatás-fejlesztési projektekbe fogja:

– A terepjárás-elmélet, az off-road járművek, a drónok, a robotizált munkavégzés, az energiatermelés és -tárolás valójában maga a precíziós mezőgazdaság – sorolta. – Ezekre a területekre hozunk létre "innovációs homokozókat", sandboxokat. Itt valós, működő mintarendszereket építünk, amelyeket az ipari partnerek és az egyetemek együtt használnak, mérnek, fejlesztenek tovább.

Az INNOGREEN ZALA projektben most két ilyen sandbox érett be: az egyik az agrár-fotovoltaikus (AGRI-PV) rendszer, a másik a moduláris energiatároló ökoszisztéma.

Agrárium a frontvonalban: amikor a klímaváltozás betör a földekre

A következő előadó, Dr. Fekete Rita projektmenedzser elöljáróban arra hívta fel a figyelmet:

az agrárium ma egyszerre szenvedő alanya és lehetséges nyertese is a klímaváltozásnak és az energiapiaci átalakulásnak.

Mindez a gyakorlatban azt jelenti a gazdák számára, hogy:

• a hagyományos növényfajták egy része a megszokott technológia mellett már nem hozza a korábbi termésátlagokat,
• egyre gyakrabban kell öntözni, miközben a vízhez jutás és az energia egyaránt drágul,
• a termőföld egyre több ágazat célpontja – ipari parkok, logisztikai központok, városi terjeszkedés –,
• a gazdálkodás kockázata nő, a jövedelmezőség viszont sok esetben romlik.

– A nemzetközi szervezetek nagyon egyértelmű elvárásokat fogalmaznak meg – tette hozzá Dr. Fekete Rita. – Növelni kell az élelmiszerbiztonságot, csökkenteni a szén-dioxid-kibocsátást, mérsékelni a környezeti terhelést. Ez egyszerre érinti az ipart és az agráriumot. Az egyik válasz erre az agrár-fotovoltaikus rendszerek elterjedése lehet, ahol ugyanazon a területen termelünk energiát és élelmiszert is.

Dr. Fekete Rita – Fotó: Horváth Attila

Málna a napelem alatt: hogyan lett a klímaváltozás veszteseiből kísérleti nyertes?

Az INNOGREEN ZALA keretében létrehozott AGRI-PV mintarendszer központi növénye a málna. Nem véletlenül.

– Nem (csak) azért választottuk a málnát, mert sokak kedvence a málnapálinka – jegyezte meg mosolyogva Dr. Fekete Rita. – Azért, mert a málna klasszikus vesztese a klímaváltozásnak: hűvösebb, kiegyenlítettebb klímát kedvel, a hazai termelés pedig az utóbbi években látványosan visszaesett. Arra voltunk kíváncsiak, hogy tudunk-e olyan mikroklímát létrehozni a napelemek alatt, ahol ismét gazdaságosan termeszthető.

Az agrárkutató részletesen is felvázolta, milyen döntési lépcsők vezettek a rendszer kialakításáig:

– Először azt kellett tisztázni, hogy milyen növény illik egyáltalán a napelemek alá – magyarázta. – Figyelembe vettük a növény fényigényét, hőigényét, vízigényét, gyökérzetét, a mechanikai művelés lehetőségeit, a piaci értékét, a feldolgozhatóságát és a mechanizálhatóságot is. Ezután ütköztettük mindezt a napelempark műszaki és jogszabályi korlátaival: oszloptávolság, magasság, dőlésszög, sornyitás, gépátjárhatóság, árnyékolási arány.

A végeredmény egy olyan kialakítás lett, amely:

• magasra emelt, állítható dőlésszögű napelemsorokkal dolgozik,
• alattuk sorba rendezett málnaültetvény (1200 tő) húzódik,
• a sorok között kisméretű munkagépek vagy később autonóm robotok is közlekedhetnek,
• a napelemek árnyéka finoman szűri a napsugárzást, ezzel csökkentve a hőstresszt.

– Fajtaválasztásnál két málna mellett döntöttünk – ismertette Dr. Fekete Rita. – A magyar nemesítésű Fertődi zamatos a „hazai iskola” képviselője, mellette pedig egy olasz Evita fajta szerepel. Utóbbinál azt vizsgáljuk, hogyan viselkedik egy melegebb klímához adaptált fajta ilyen kontrollált árnyékolás mellett.

Ez a ZalaZONE jövőképe – Fotó: Horváth Attila

A zalaegerszegi AGRI-PV telepítés kifejezetten kísérleti struktúrában épült meg:

• az egyik parcella alatt napelemek vannak – ez az AGRI-PV zóna,
• a másik parcella azonos talajviszonyokkal, technológiával, de napelem nélkül működik – ez a kontrollterület.

– Csak így tudjuk tisztán kimutatni, hogy a differencia ténylegesen a napelem alatti mikroklímából származik – mondta a projektmenedzser. – Nem elég annyit látni, hogy „szebb-e a málna”, kemény számok kellenek: hőmérséklet, talajnedvesség, növekedési ütem, termésmennyiség, minőség, kártevőnyomás.

Okosültetvény szenzorrengeteggel: adat minden levélrezdülésről

Az AGRI-PV rendszer lelke a szenzorhálózat, amely az egész ültetvényt folyamatosan monitorozza.

– Az volt a cél, hogy ne csak egy látványos demót hozzunk létre, hanem valódi kutatási infrastruktúrát – hangsúlyozta Dr. Fekete Rita. 

A rendszer több szinten gyűjt adatot:

• Meteorológiai szint: hőmérséklet, páratartalom, szél, sugárzás, csapadék, ultraintenzív esőesemények.
• Talajszint: talajnedvesség több mélységben, talajhőmérséklet, sótartalom, talajfeszültség.
• Növény szint: levélhőmérséklet, növekedési paraméterek, fenológiai állapot digitális képfeldolgozással.
• Biotikus tényezők: okos rovarcsapdák a kártevőnyomás követésére.
• Energetikai szint: napelemek aktuális teljesítménye, dőlésszög, terhelés, árnyékolási arány.

– Az összes adatot strukturáltan tároljuk, időben visszakereshetően – mondta. – Ez óriási érték a későbbi elemzésekhez, mesterséges intelligencia-alapú modellezéshez. Nemcsak mi, hanem partner egyetemek, doktoranduszok, sőt később ipari szereplők is dolgozhatnak majd ezekkel az adatokkal.

A vízgazdálkodás is a rendszer szerves része:

– Csepegtető öntözést alkalmazunk, amelyet a talajnedvesség-szenzorok és a meteorológiai előrejelzések alapján vezérelünk – tette hozzá. – Egy aszályos évben kulcskérdés, hogy mennyi vizet adunk, mikor adjuk, és mennyire tudjuk az öntözés energiaigényét helyben termelt napenergiából fedezni.

Két bevételi láb: termény és energia – gazdasági szemmel sem mindegy

Az AGRI-PV rendszer nemcsak agronómiai, hanem gazdasági kísérlet is.

– Az agrártermelés ma nagyon nehezen tehető stabilan jövedelmezővé – fogalmazott Dr. Fekete Rita. – Változó árak, változó időjárás, kártevők, piaci ingadozások – ezek mind kiszámíthatatlan tényezők. Ezzel szemben a helyben megtermelt energia egy kiszámíthatóbb láb: ha jól méretezzük a rendszert, a napelem évtizedes távlatban hozza a maga teljesítményét.

Az agrár-fotovoltaikus rendszer ezért két bevételi forrást kínál:

• a termény (például málna),
• az elhasznált vagy értékesített villamos energia.

– Ha egy évben a hozamot váratlan fagykár, aszály vagy kártevők rontják le, a napelemes láb akkor is termeli az energiát

– magyarázta. – Ha viszont jó évünk van növényben, tudatos döntést hozhatunk arról, hogy mikor a növény, mikor az energiatermelés érdekeit helyezzük előtérbe. Itt jön be az AGRI-PV egyik kulcsa: nem mindig a maximális energiatermelés az optimális, olykor a termés védelme többet ér.

AGRI-PV NEXT: receptkönyv a jövő agrár-energetikai beruházásaihoz

A ZalaZONE-on megvalósult AGRI-PV projekt csak az első lépés. A kutatócsoport már egy kiterjesztett programon dolgozik.

– AGRI-PV NEXT néven adtunk be új projektet – mondta Dr. Fekete Rita. – Itt már nem csak málnával foglalkozunk, hanem szántóföldi kertészeti kultúrákkal, gyümölcsökkel és gyógynövényekkel is. A cél az, hogy különböző napelem-konstrukciók és különböző növények kombinációira adjunk gyakorlati, használható ajánlásokat.

Az elképzelés szerint a ZalaZONE-on gyűjtött tapasztalatok egyfajta know-how csomaggá állnak össze:

– Ha egy gazda ma AGRI-PV-ben gondolkodik, rengeteg kérdése van – fogalmazott. – Milyen növényt válasszon? Milyen magasságban legyen a napelem? Mekkora árnyékolás még elfogadható? Milyen gépekkel tud majd a sorok között dolgozni? Mekkora legyen az öntözés kapacitása? Mi abban tudunk segíteni, hogy ezekre a kérdésekre mérési eredményeken alapuló válaszokat adjunk, ne csak érzés alapján döntsön.

Mit jelent mindez egy gazdának a gyakorlatban?

Az INNOGREEN ZALA agrár-energetikai megoldásai nemcsak demonstrációs célt szolgálnak: a hosszabb távú terv az, hogy konkrét, adaptálható modelleket kínáljanak a gazdálkodóknak.

– Képzeljünk el egy gyümölcstermesztőt, aki egyre gyakrabban küzd napégéses terméskárral, hőstresszel, vízhiánnyal – mondta Dr. Fekete Rita. – Neki az AGRI-PV egy olyan eszköz lehet, amellyel részben árnyékolja az állományt, közben megtermeli az öntözés villamosenergia-igényét, és a fölös energiát akár a gazdaság más pontjain is felhasználhatja.

Hasonlóképpen gondolkodhat egy:

• öntözött kertészeti üzem, amely a csúcsidőszakban hatalmas szivattyúkapacitással dolgozik,
• dél- vagy délnyugat-magyarországi gyümölcsös, ahol a termésre egyre gyakrabban hat a hőstressz,
• gyógynövény-termesztő, ahol az árnyékolás és a mikroklíma szabályozása kulcs a minőséghez.

– Ma még sok a jogszabályi, műszaki és pénzügyi kérdés az AGRI-PV-vel kapcsolatban – ismerte el. – De ha nem kezdünk el kísérletezni, mérni, mintákat építeni, akkor ezekre soha nem lesz jó válasz. Mi azt szeretnénk, ha az a gazda, aki tíz év múlva AGRI-PV-ben gondolkodik, nem nulláról kellene, hogy induljon, hanem egy kipróbált, mért, dokumentált megoldáscsomagból válogathatna.

Konténerbe zárt energia: miért a tárolás a zöldátállás szűk keresztmetszete?

Dr. Vehovszky Balázs energetika programvezető az energiatárolás stratégiai jelentőségére hívta fel a figyelmet.

– Mérnökként néha bosszantanak azok a leegyszerűsítő hírek, hogy a megújuló energia minden gondunkat megoldja – mondta. – A valóság az, hogy a napenergiából bőségesen van, a Földet érő sugárzás nagyjából harmincezerszerese az emberiség teljes energiafogyasztásának. A gond ott kezdődik, hogy nem akkor és nem ott áll rendelkezésre, ahol és amikor szükségünk lenne rá.

Hazai példán mutatta be, hogyan alakul a villamosenergia-ár és a megújuló termelés kapcsolata:

– Amikor a napelemek csúcsra járnak, napközben, akkor az árak gyakran nullához közelítenek, vagy akár negatívba fordulnak – magyarázta. – Este, amikor mindenki hazaér, bekapcsolja a fogyasztókat, már nincs nap, az árak pedig felszöknek. Ha ezt nem tudjuk energiatárolással kisimítani, akkor mindig arra kényszerülünk, hogy olcsón adjunk el, drágán vegyünk vissza. Ez sem energetikailag, sem gazdaságilag nem tartható.

A téma sokakat érdekelt – Fotó: Horváth Attila

Az INNOGREEN ZALA másik fő pillére ezért egy moduláris, konténerbe épített energiatároló ökoszisztéma lett, amely:

• kritikus infrastruktúrák energiaellátását is képes biztosítani,
• AGRI-PV rendszerekkel összekapcsolva valós üzemi körülmények között tesztelhető,

Lego-szerűen bővíthető, a feladat méretéhez igazítható.

– A konténeres rendszer lényege, hogy ha tudjuk egy létesítmény energiaigényét, össze tudunk állítani egy olyan moduláris csomagot, amely átmenetileg vagy tartósan ki tudja szolgálni azt – foglalta össze Dr. Vehovszky Balázs. – Legyen szó kórházról, vezetéstechnikai központról vagy épp egy AGRI-PV farmról, ahol az öntözés és a hűtés a kritikus.

Időjárás, klíma és közlekedés: amikor a szélsőségek beülnek a volán mögé

A kooperatív technológiák és meteorológiai vonatkozások ismertetésénél Dr. Weltsch Zoltán és Péter Brúnó fejlesztőmérnök azt mutatták be, hogyan hat a klímaváltozás a közlekedésre – és miért kapcsolódik ez a ZalaZONE teljes ökoszisztémájához, az AGRI-PV-től a tesztpályáig.

– A klímaváltozás hatásai ma már a járműiparban is kézzelfoghatók – mondta Péter Brúnó. – A havazás csökkenése csökkenti a téli baleseti kockázatot, viszont az extrém csapadék, az oldalszél, a hőhullámok mind rontják a közlekedés biztonságát és mérhetően növelik a járművek energiafogyasztását.

A ZalaZONE InnoTech ebben is kutat: a tesztpályán mért meteorológiai adatok, járműdinamikai mérések és energetikai vizsgálatok segítségével azt elemzik, hogyan lehet a járműveket és a közlekedési infrastruktúrát felkészíteni a megváltozott éghajlati körülményekre.

Péter Brúnó – Fotó: Horváth Attila

– Az időjárási változásokat és a klímaváltozást kiváltó tényezőket alapvetően két nagy csoportra oszthatjuk – fogalmazott. – Vannak a természetes okok, mint a vulkáni tevékenység vagy az óceáni áramlatok, és vannak az emberi eredetű hatások: az üvegházhatású gázok kibocsátása, az erdőirtás, az ipari és közlekedési szennyezés. Az agráriumot mindez különösen érzékenyen érinti.

A klímaváltozás hatásai ma már nemcsak modellekben, hanem a gazdák mindennapjaiban is jól mérhetők:

– Globális felmelegedést látunk, a levegő átlaghőmérséklete emelkedik, ezzel együtt megváltoznak a széljárások, gyakoribbak a szélsőséges időjárási események – mondta a fejlesztőmérnök. – Hőhullámok, özönvízszerű esők, hosszú száraz periódusok váltják egymást. A csapadék mennyisége nem feltétlenül csökken drasztikusan, de az eloszlása teljesen más: rövidebb idő alatt, nagy tömegben hullik le. Ez agrárszempontból aszályt, eróziót, terméskiesést jelent.

Kifejezetten Magyarországra nézve is aggasztó trendek rajzolódnak ki:

– Az elmúlt 25–30 évben nagy mértékben csökkent a hótakarós napok száma, 2013 volt az utolsó tél, amikor az országot nagy kiterjedésű, összefüggő havazás fedte – emelte ki. – Közben rohamosan nő a 30–45 milliméteres, rövid idő alatt lehulló csapadékesemények száma, a Dunántúlon ezres nagyságrendben jelennek meg az erős szélviharok, az Alföldön százas nagyságrendben. Az érdekesség az, hogy közben a szél éves átlagsebessége mégis lassan csökken.

Kooperatív technológiák: traktor, drón és robot egy pályán

Dr. Weltsch Zoltán kutatási vezető a kooperatív technológiák szerepét hangsúlyozta az agrárium és a védelmi-ipari alkalmazások metszetében.

– Ha van egy tereppályánk, ahol ma már nemcsak személyautókat, hanem traktorokat, munkagépeket, sőt katonai járműveket is tesztelünk, akkor kézenfekvő, hogy a kooperatív irányítási rendszereket is együtt vizsgáljuk – mondta. – Ugyanaz az autonóm földi robot, amely egy málnaültetvényben gyomlál vagy szüretel, elvben alkalmas lehet tűzszerész feladatok ellátására is, csak más „munkaszerszámmal”.

Dr. Weltsch Zoltán – Fotó: Horváth Attila

A jövőkép szerint az AGRI-PV ültetvényen:

• kisméretű autonóm robotok végzik a talajmunkát, gyomirtást, szüretet,
• drónok figyelik a növényállomány állapotát felülről,
• a napelemek és az energiatároló modulok intelligens rendszerben reagálnak a meteorológiai és piaci jelzésekre.

Kárpát-medencei dimenzió: közös válaszok hasonló kihívásokra

Magyar Ferenc Attila szerint az INNOGREEN ZALA projektek nem zárulnak Zalaegerszeg határán.

– A kárpát-medencei magyar közösségek hasonló éghajlati, agrár- és energetikai problémákkal küzdenek – mondta. – Erdéllyel, a Felvidékkel és a Vajdasággal már élő kapcsolataink vannak, közös projektötletek születtek az energetikától az agráriumig. Ha több helyen épülnek hasonló AGRI-PV és energiatároló központok, és ezeket hálózatba kötjük, egy év alatt is hatalmas mennyiségű, összehasonlítható adat gyűlik össze.

A nap fénypontja a terepi bemutató volt – Fotó: Horváth Attila

A cél, hogy ezek az adatok ne csak publikációkban, hanem a gyakorlatban is hasznosuljanak: az agrárvállalkozók döntéseiben, az energetikai beruházások tervezésében, vagy akár települési klímastratégiák kialakításában.

A délelőtti előadások után került sor a nap csúcspontjára: az AGRI-PV és energiamodulok kültéri bemutatójára, ahol a résztvevők testközelből láthatták a málnaültetvénnyel kombinált napelemparkot és a konténeres energiatároló megoldást. A helyszínen Rádli-Burján Bernadett fejlesztőmérnök kalauzolta az érdeklődőket.

Ebéd után újabb perspektíva nyílt:

– A ZalaZONE Járműipari Tesztpálya bemutatása – Hamar Zoltán, AVL-ZalaZONE

– A tesztpálya digitalizációs lehetőségei – Dr. Tihanyi Viktor, TechTra

A nap opcionális, de sokak számára kihagyhatatlan záróeleme a tesztpálya megtekintése és a nagysebességű oválpálya bemutatója volt – ott, ahol az a járműipari tudás születik, amelynek hatása ma már málnasorok között, napelemek alatt és konténerekbe zárt energiamodulokban is kézzelfoghatóvá válik.

– Mi abban hiszünk, hogy az agrárium és a megújuló energetika jövőjét nem külön-külön, hanem együtt kell fejleszteni – foglalta össze a nap üzenetét zárszavában Magyar Ferenc Attila. – A ZalaZONE-on erre építjük az INNOGREEN ZALA projektek minden egyes elemét.

Indexkép: Agroinform/Horváth Attila