Az agrofotovoltaikus rendszerek jelentősége egyre nő a fenntartható mezőgazdaság és energiaellátás szempontjából, amelyet a PREGA X 2025 konferencián Rádli-Burján Bernadett mutatott be.

A kutatásaik középpontjában az autonóm mezőgazdasági robotok, a növénytermesztés – különösen az öntözés és a szélsőséges időjárási körülmények kezelése –, valamint az energetika áll. Utóbbi területen egy mobil, moduláris energetikai konténer fejlesztésén dolgoznak, amely rövid- és középtávú energiatárolási lehetőségekkel is rendelkezik, figyelembe véve az ellátásbiztonságot és rendszerszintű szolgáltatásokat. Az agrofotovoltaikus rendszerek kutatása ezen két terület szinergiáján alapul. Ezen túlmenően foglalkoznak kooperatív technológiákkal, okosváros megoldásokkal, képfeldolgozással, IoT rendszerekkel és meteorológiai alkalmazásokkal is, amelyek az energetika és a mezőgazdaság területén is hasznosulnak.

Miért aktuálisak az agrofotovoltaikus rendszerek?

Az agrofotovoltaikus rendszerek aktualitását a társadalmi, gazdasági és környezeti kihívások adják. Az urbanizáció, a légszennyezés és a fenntarthatóság iránti igény sürgető kérdéseket vet fel. Eközben az energetikai szektor fokozódó villamosítás mellett küzd az energiasűrűség és a folyamatos ellátás biztosításával, miközben az EU célkitűzései alapján 2030-ra a megújuló energia részaránya el kell hogy érje a 42,5%-ot. A mezőgazdaság is hasonló problémákkal néz szembe: a növekvő népesség élelmiszerigénye, az éghajlatváltozás hatásai és a fenntarthatósági elvárások növekvő nyomást gyakorolnak az ágazatra.

Az energetikai célok eléréséhez egyre több mezőgazdasági területet vonnak ki a művelésből, hogy naperőműveket építsenek. A Nemzeti Energia- és Klímaterv 2030-ra 12 ezer megawatt beépített naperőmű-kapacitást prognosztizál, ami közel 135 ezer hektár termőterületet jelent. Az agrofotovoltaikus rendszerek éppen erre a problémára kínálnak választ: lehetővé teszik, hogy egy adott területen egyszerre termeljünk élelmiszert és energiát.

A mezőgazdaság és energiatermelés kombinálása: hogyan?

Az agrofotovoltaikus rendszerek célja, hogy a naperőművi energiatermelést mezőgazdasági tevékenységgel kombinálják. A legegyszerűbb integrációs lehetőség az állattartás, különösen a legeltetés. A korábban épült naperőművek legtöbbje minimális módosítással alkalmassá tehető például juhok legeltetésére.

Szintén egyszerű megoldás a mezőgazdasági épületek – például istállók vagy síktárolók – tetejére történő napelem-telepítés. Összetettebb rendszerekre van szükség a szántóföldi növénytermesztés esetében, ahol a napelemsorok közötti távolságot növelik meg, hogy a hagyományos mezőgazdasági gépek elférjenek. A zöldség- és gyümölcstermesztésnél ehelyett inkább a napelemeket emelik meg, így alattuk is lehetséges a termesztés. Külön érdekesség, hogy a napelemek vízfelületekre is telepíthetők, így az akvakultúra területén is hasznosíthatók.

A ZalaZONE pilot projektjének előkészítése

A ZalaZONE kutatócsapat célja a növénytermesztés és az energiatermelés hatékony kombinációja. Egy ilyen agrofotovoltaikus projekt sikeres megvalósításához alapos tervezés szükséges. Először is naperőművi szempontokat kell figyelembe venni, mint például a rendelkezésre álló terület, a kívánt beépített kapacitás, az energiatermelési célok, meglévő hálózati csatlakozások és a napelem-telepítés struktúrája (például sortávolság növelése vagy panelek megemelése). Fontos döntés a tartószerkezet típusa is, hiszen a fix, egy- vagy kéttengelyen forgatható tartók más-más lehetőségeket biztosítanak.

A megfelelő növény kiválasztása: fókuszban a málna

A növénytermesztési szempontokat is alaposan meg kell vizsgálni. Fontos a növény helyigénye és a műveléshez szükséges gépek által igényelt tér. Vizsgálni kell a termesztendő növény környezeti igényeit, például árnyéktűrést vagy vízigényt, különösen azért, mert a napelemek befolyásolják a csapadék eloszlását. A projekt részeként a Zalazone pilot agri-PV rendszert valósít meg, amelynek előkészítése már megtörtént, és most a megvalósítás szakaszába lépett. Elsőként a naperőmű helyét és méretét határozták meg, majd a telephely fogyasztását elemezték, és meghatározták a gazdaságos beépített teljesítményt.

Innovatív megoldások: napelemes kísérleti területek kialakítása

A ZalaZONE megemelt napelemek mellett döntött, amelyek alatt növénytermesztést végeznek majd. A tartószerkezet egytengelyen forgatható típusú, amely gazdaságos, de kutatási célokra is megfelelő. Kétféle napelemtípust választottak: hagyományos fényt nem áteresztő és részben fényáteresztő paneleket. Ez lehetővé teszi annak összehasonlítását, hogy milyen hatással van a növénytermesztésre az egyes típusú panelek árnyékolása. A növénykultúra kiválasztása is szempontrendszer alapján történt: olyan növényt kerestek, amely kézzel vagy alacsony gépekkel művelhető, árnyéktűrő, öntözést igényel, érzékeny a szélsőséges időjárásra, valamint magas piaci értékű. A kiválasztott növény a málna lett.

Kísérleti struktúra és technológiai fejlesztések

A megfelelő málnafajták kiválasztásánál figyelembe vették a klímaváltozás hatásait, ezért olyan típusokat választottak, amelyek jobban viselik a meleget és az aszályt, valamint ellenállóak a kártevőkkel szemben. Fontos szempont volt a gyümölcs színe és mérete is, hogy a képfeldolgozó algoritmusok számára jól felismerhető legyen. Jelenleg a megvalósítási szakaszban járnak: kijelölték a projekt helyszínét, elkészültek a kivitelezési tervek, és benyújtották a csatlakozási kérelmet az áramszolgáltatóhoz. Kétféle málnafajtát választottak, amelyeket összehasonlítanak majd egy napelemmentes kontrollterületen és három különböző napelemes szektorban.

Mérések, adatgyűjtés és precíziós technológia

A napelemes szektorokat különböző konfigurációkkal látják el: részben fényáteresztő és napot követő panelek, hagyományos panelek napkövető rendszerrel, valamint olyan forgatási algoritmusokkal ellátott panelek, amelyek a málna fényigényéhez igazodnak. A tesztterületen több precíziós technológiát is bevetnek: automata csepegtető öntözést, ültetvénymonitoringot, képfeldolgozást, valamint autonóm gépek tesztelését. A képfeldolgozó algoritmusokat a kártevők felderítésére, hiánybetegségek azonosítására és a gyümölcs érettségének meghatározására fejlesztik.

Várható eredmények és hosszú távú célok

A projekt elsődleges célja a karbonkibocsátás csökkentése, amely éves szinten várhatóan 44 tonna szén-dioxid megtakarítást eredményez. Ezen túlmenően értékes adatokat nyernek majd a bogyósgyümölcs-termesztés és a naperőművi energiatermelés összehangolásáról hazai klímaviszonyok között. Vizsgálják továbbá, hogy a panelek növényhez igazított forgatása hogyan járulhat hozzá az ellátásbiztonsághoz, és milyen rendszerszintű szolgáltatásokat lehet így biztosítani.

A projekt végső célja egy optimális bogyósgyümölcs-termesztési technológia kidolgozása, amely lehetővé teszi, hogy a 12 ezer megawattos naperőmű-kapacitás a lehető legkevesebb termőföld kivonásával valósuljon meg. Az agrofotovoltaikus rendszerek így lehetőséget kínálnak a mezőgazdaság szereplőinek portfóliójuk bővítésére, miközben segítik a megújuló energiák integrálását és a termelés hatékonyságának növelését.

Indexkép: shutterstock.com