Na sociálnych sieťach som náhodou narazila na fotografie fotovoltaickej elektrárne, ktorá disponovala bohatým zeleným podrastom. Dôkladnejší výskum ma priviedol k spísaniu článku venovanému pomerne novému globálnemu fenoménu nazývanom agrivoltaika. Tento pojem ako logické spojenie slov agrikultúra a fotovoltaika v praxi zlučuje poľnohospodárstvo a výrobu energie zo solárnych zdrojov. Nejde o úplnú novinku, podobná myšlienka sa objavila už na začiatku osemdesiatych rokov minulého storočia, avšak samotný termín agrivoltaika je využívaný od roku 2011, kedy sa prvýkrát objavil v odbornom článku zaoberajúcom sa práve solárnymi technológiami v spojení s pestovaním poľnohospodárskych plodín.
Princíp agrivoltaiky
Hlavným princípom agrivoltaiky je znižovanie uhlíkovej stopy, ktorú za sebou zanechávajú fotovoltaické elektrárne. Popri problematickom zložení panelov, ktoré zapríčiňuje pomerne komplikovanú budúcu recykláciu (finálny produkt je popri kremíkových článkoch tvorený sklom alebo plastmi, ďalej hliníkom, striebrom, meďou, nebezpečným olovom a v niektorých prípadoch dokonca kadmiom) a skleníkových plynoch, ktoré sú produkované počas spracovávania kremíka pri výrobe fotovoltaických článkov, hrá úlohu aj to, že elektrárne pokrývajú značne rozsiahly pôdny fond, ktorý kvôli tomu leží väčšinou tzv. ľadom. Ak však pozemky pod panelmi osadíme poľnohospodárskymi plodinami, znásobíme ich výnos a sčasti kompenzujeme negatíva fotovoltaickej elektrárne.
Vzájomná výpomoc
Poľnohospodárska výroba sa s produkciou elektriny vzájomne podporujú. Panely chránia rastliny pred dopadom často veľmi ostrého slnečného žiarenia - utlmia až 75 percent priamej viditeľnej zložky slnečného žiarenia (zvyšok je pritom pre vývoj mnohých rastlín dostačujúci, ak nie ideálny). Je spomalený odpar dažďovej vody z pôdy a znížená spotreba vody na zálievku. Farmári ocenia, že pestovaná plodina nie je vystavovaná teplotným šokom, množstvo vlhkosti v pôde je udržiavané na stabilnej úrovni po celú dobu jej života a rastliny sú tak dlhšie schopné fotosyntézy, následne rýchlejšieho rastu. Vybrané typy panelov zároveň fungujú ako štít pred nepriaznivými poveternostnými javmi, ako sú krupobitie či silný vietor. Nielen rastliny a ich majitelia z toho však profitujú. Vďaka výparnému teplu pochádzajúcemu z rastlín umiestnených pod elektrárňou ťaží zo systému aj fotovoltaika. Celá konštrukcia je totiž ochladzovaná, vďaka čomu vzrastá energetický výkon článkov.
Nie je možné ju vždy využiť
Agrivoltaika nemusí byť vhodným riešením pre každého poľnohospodára. Latifundisti aplikujúci monokultúrne poľnohospodárstvo, ktorí sa vo svojom podnikaní nezaobídu bez ťažkej techniky, nie vždy do cieľovej skupiny zapadnú. Tiež nie je vhodné každú plodinu zatieniť. Komplikovanejšia je aj kohabitácia fotovoltaických panelov a ovocných sadov. Výška fotovoltaickej konštrukcie musí byť v takýchto prípadoch vyššia, aby stromy nebránili prieniku lúčov k povrchu panelov (čo zvyšuje ich obstarávaciu cenu). Všeobecné výhody pre menšieho hospodára sú však jasné. Napríklad v americkej Arizone bol vďaka výskumu preukázaný dvojnásobný výnos pri pestovaní cherry paradajok v tieni fotovoltaických panelov. Veľmi efektívne je pod panelmi pestovať tiež šaláty, chmeľ, zemiaky, kukuricu, ďatelinu a mnoho ďalších. Napríklad ale slnečnice sú pre agrivoltaické účely nevhodné.
Obojstranná zvislá aj dynamická fotovoltaika
Medze systému popísanom v predchádzajúcom odseku však nie sú nemenné. Dôkazom sú aj solárne panely, ktoré možno na poliach inštalovať nielen v horizontálne šikmých polohách, ale aj zvisle. Druhý menovaný spôsob predstavuje obojstranné panely, ktorých prínos je zrejmý najmä na pozemkoch, kde sa pestujú rastliny, ku ktorých prospievanie je potrebné zaistiť celodenné oslnenie. Zvislé panely môžu oddeľovať menšie lány polí (8-15 m široké) a slúžiť tak ako nástroj na oddelenie rôznych plodín a nepriamu podpora biodiverzity. Vo voľných pruhoch medzi panelmi je tiež možné obmedzene používať poľnohospodársku techniku. Mimo poľnohospodárstva je tento druh fotovoltaických elektrární využívaný tiež ako súčasť protihlukových stien.
Zvýšenie výkonnostnej efektivity agrivoltaického systému ponúka aj francúzska spoločnosť Sun'Agri. Devízou jej produktov je dynamika a síce inovatívny systém prednastavených panelov automaticky reagujúcich na aktuálnu situáciu (poloha Slnka, počasie). Chráni tak rastliny nielen pred intenzívnym sálaním slnka v lete, ale napríklad aj pred jarnými mrazmi či vetrom. V kombinácii s ochrannými sieťami znižuje tiež riziko poničenia úrody hmyzom či vtákmi. Konštrukcia systému je navyše plne kompatibilná s ťažkou poľnohospodárskou technikou.
Solárna energia a živočíšna výroba
"Zber" solárnej energie možno združovať aj so živočíšnou výrobou. V zahraničí je často aplikovaný systém, v ktorom je tráva na pozemku elektrárne udržiavaná v primeranej výške vďaka stádu oviec, ktoré ju spásajú. Nie je tak potrebný postrek herbicídmi ani sekanie, čo majiteľom pozemku prináša významnú finančnú úsporu. Regulácia vegetácie je pritom naozaj nevyhnutná; nadmerne vysoká tráva by zasiahla do priestoru panelov a tým znižovala solárne zisky. Na oplátku poskytujú panely ovciam tieň. Ovce sú pre tieto účely zatiaľ vyhodnocované ako jedny z mála vhodných hospodárskych zvierat. Kravy sú príliš vysoké, kozy by mohli po paneloch šplhať či žuvaním prerušiť spojovacie drôty a kone sú veľmi vyberavé, čo sa týka potravy.
Zaujímavý projekt (produkcia "solárneho medu") prebieha aj v obci Ramsey v americkej Minnesote. Od roku 2017 tam dochádza k fúzii lokálneho včelárskeho remesla s prevádzkou fotovoltaických elektrární. Pod panely bola vysadená špeciálna zmes tráv a kvetov, ktorá je prispôsobená k maximálnemu uspokojeniu včelstiev, ktorých úle boli vystavané na tom istom mieste. Množstvo projektov tohto typu v USA permanentne narastá.
Svetoví zástupcovia agrivoltaiky
Z európskych priekopníkov agrivoltaiky je na špičke najmä Francúzsko. Vývojom v odbore sa zaoberá aj spoločnosť Tenergie, ktorá v roku 2017 uviedla na trh zdokonalenú verziu solárneho skleníka. Jeho konštrukcia sa skladá zo strechy tvorenej vlnitým polykarbonátom rozptyľujúcim intenzívne slnečné svetlo. Na južných "svahoch" strechy sú umiestnené fotovoltaické panely. Na východnej pologuli potom v rámci agrivoltaických technológií dominuje Japonsko, o čom svedčí viac ako tisícka realizácií tohto typu z rokov 2004 až 2017. Významným západným stúpencom fenoménu sú tiež Spojené štáty americké, na ktorých území prebieha veľké množstvo výskumov s realizáciou agrivoltaických systémov. Na Slovensku alebo v susedných Čechách, ide zatiaľ o tému diskutované skôr na teoretickej úrovni, konkrétne prípady agrivoltaického systému sa objavujú zatiaľ sporadicky a v menšom meradle.
Solárne záhrady
Je logické, že potenciál agrivoltaiky je možné využiť na maximum predovšetkým na veľkých orných plochách. Internet však ponúka aj zmienky o menších realizáciách, napríklad o solárnych záhradách. Ide o menšie či väčšie pobytové lúky plné kvetov a voľne, či dokonca divoko rastúcich rastlín, ktoré čiastočne zahŕňajú "dáždniky" tvorené fotovoltaickými panelmi. Tie zmierňujú žiaru slnečných lúčov, ale zároveň nezabraňujú prieniku svetla. Rastliny potom obohacujú priestor aj vďaka tomu, že sa stávajú domovom a potravou mnohých druhov hmyzu vrátane ohrozených motýľov či včiel.
Príkladom môže ísť napríklad súkromná záhrada v lokalite New Canaan v Connecticute navrhnutá krajinárskym architektom Brianom Grubb. Ten vysadil variáciu tráv a farebných trvaliek práve na pozemok, ktorý je sčasti pokrytý aj vyvýšenými fotovoltaickými panelmi. Každá jednotlivá konštrukcia, ktorých je v mieste niekoľko, zahŕňa 15 panelov. Nosné tyče sú v pôde ukotvené pomocou betónových pätiek. Spodná časť panelov je z estetických dôvodov natretá nabielo.
Podobný projekt bol v rámci multidisciplinárneho výskumu realizovaný aj u našich rakúskych susedov vo Viedni, na streche univerzity BOKU. Tam bola zriadená pobytová terasa plná tráv a celoročne kvitnúcich rastlín doplnená o pergolu z lepeného dreva a masívnych stĺpikov, ktorej strecha je tvorená baldachýnom s fotovoltaickými modulmi. Na konštrukcii je ich celkom uložených 48: 24 transparentných s výkonom 2,6 kWp a 24 nepriehľadných o výkone 3,1 kWp. Zaberajú plochu 9 × 6 metrov. Dažďová voda, ktorá na panely dopadne, je pomocou rúrok umiestnených v rohových stĺpcoch konštrukcie odvádzaná do substrátu živiaceho rastliny na streche. Ten zachytí 70 až 100 percent ročných zrážok. Tento strešný systém plní niekoľko funkcií: poskytuje priestor pre odpočinok na čerstvom vzduchu študentom či vyučujúcim, zlepšuje tamojšiu mikroklímu, čistí vzduch od CO², zadržiava dažďovú vodu v mieste dopadu a navyše produkuje elektrinu z obnoviteľného, solárneho zdroja. Fotovoltaická konštrukcia okrem toho chráni priestor pod ňou pred nepriaznivými vplyvmi počasia, ako napr. pre krupobitím atď. Vysádzané rastliny filtrujú prach, ktorý produkuje mestská doprava. Teplota na terase je priemerne o tri až päť stupňov Celzia nižšia než v okolí budovy. Systém je tak jedným z možných riešení takzvaných mestských tepelných ostrovov.
Súvisiace články:
Pohyblivá architektúra - prístrešok, ktorý vás nasleduje
Nové technológie vo výrobe fotovoltaických článkov
