Μια δοκιμή αγροβολταϊκών θερμοκηπίου στην Ελλάδα έδειξε ότι τα φωτοβολταϊκά πάνελ παρακολούθησης ηλιακής ενέργειας μπορούν να δημιουργήσουν πλεόνασμα ενέργειας διατηρώντας παράλληλα σταθερή απόδοση των καλλιεργειών. Ερευνητές του Εργαστηρίου Αγροτικών Κατασκευών και Περιβαλλοντικού Ελέγχου (LACEC) του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας αξιολογούν πώς τα φωτοβολταϊκά συστήματα που είναι ενσωματωμένα σε θερμοκήπια μπορούν να παράγουν ταυτόχρονα ανανεώσιμη ηλεκτρική ενέργεια και λαχανικά ενώ βελτιώνουν τη συνολική απόδοση της χρήσης γης.
Η μελέτη διεξήχθη στο πλαίσιο του Ευρωπαϊκού ερευνητικού έργου REGACE και δοκίμασε ένα δυναμικά κινούμενο φωτοβολταϊκό σύστημα εγκατεστημένο πάνω από καλλιέργειες θερμοκηπίου στο πειραματικό αγρόκτημα του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας στο Βελεστίνο.
Η έννοια των αγροβολταϊκών «συνδυάζοντας την παραγωγή φωτοβολταϊκής ηλεκτρικής ενέργειας με τη γεωργική παραγωγή» κερδίζει την προσοχή καθώς οι καλλιεργητές θερμοκηπίου αντιμετωπίζουν αυξανόμενο ενεργειακό κόστος και αυξανόμενη πίεση για μείωση των εκπομπών άνθρακα.
Το έργο REGACE επικεντρώνεται στην ανάπτυξη και αξιολόγηση αγροβολταϊκών συστημάτων, συγκεκριμένα στην εγκατάσταση φωτοβολταϊκών (PV) πάνελ μέσα σε θερμοκήπια όπου καλλιεργούνται κηπευτικές καλλιέργειες. Αυτή η προσέγγιση παρουσιάζει μια τεχνική πρόκληση, καθώς τόσο η παραγωγή φυτών όσο και τα φωτοβολταϊκά συστήματα βασίζονται στον ίδιο πόρο ηλιακής ακτινοβολίας. Στόχος του έργου είναι να καταστεί δυνατή η συνδυασμένη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές και αγροτικών προϊόντων στον ίδιο χώρο, μεγιστοποιώντας την αποδοτικότητα της χρήσης γης.
Στο πλαίσιο του έργου Horizon REGACE, μια αγροβολταϊκή εγκατάσταση αποτελούμενη από φωτοβολταϊκά πάνελ τοποθετημένα πάνω από καλλιέργειες λαχανικών εγκαταστάθηκε στο θερμοκηπιακό συγκρότημα της LACEC στο πειραματικό αγρόκτημα του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας στο Βελεστίνο. Η κύρια καινοτομία του εγκατεστημένου αγροβολταϊκού συστήματος είναι η δυναμική κίνηση των φωτοβολταϊκών πλαισίων, η οποία επιτρέπει την αυτόματη παρακολούθηση της διαδρομής του ήλιου προκειμένου να μεγιστοποιηθεί η συλλογή ηλιακής ενέργειας. Ταυτόχρονα, η κίνηση των φωτοβολταϊκών πάνελ μπορεί να ρυθμιστεί για να ρυθμίσει τη σκίαση στο εσωτερικό του θερμοκηπίου, βοηθώντας στη διασφάλιση κατάλληλων συνθηκών φωτισμού για την ανάπτυξη των φυτών. Με αυτόν τον τρόπο, τόσο η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας όσο και η απόδοση των καλλιεργειών μπορούν να βελτιστοποιηθούν ταυτόχρονα, βελτιώνοντας τη συνολική οικονομική απόδοση του συστήματος.
Το UTH πραγματοποίησε πολλαπλές καλλιέργειες κατά τη διάρκεια διαφορετικών περιόδων του έτους, προκειμένου να αξιολογήσει πώς οι διαφορετικές γεωργοβολταϊκές διαμορφώσεις επηρεάζουν την ανάπτυξη των καλλιεργειών, το μικροκλίμα του θερμοκηπίου και την παραγωγή ενέργειας.
Ο καθηγητής Νικόλαος Κατσούλας, Διευθυντής του LACEC, υπογραμμίζει τη σημασία αυτής της έρευνας: «Το έργο REGACE μας επέτρεψε να δοκιμάζουμε συνεχώς για περισσότερους από 20 μήνες την επίδραση διαφορετικών στρατηγικών σκίασης και τρόπων παρακολούθησης φωτοβολταϊκών στο μικροκλίμα του θερμοκηπίου, την απόδοση των καλλιεργειών και την ενεργειακή απόδοση.
Το εγκατεστημένο αγροβολταϊκό σύστημα στα θερμοκήπια της LACEC έχει συνολική εγκατεστημένη ισχύ 14,4 kW (περίπου 0,03 kW ανά τετραγωνικό μέτρο επιφάνειας θερμοκηπίου), με αρχικό κόστος επένδυσης περίπου 900 ευρώ ανά kW. Κατά την περίοδο από τον Απρίλιο έως τον Ιούνιο, το φωτοβολταϊκό σύστημα παρήγαγε κατά μέσο όρο 0,18 kWh ανά τετραγωνικό μέτρο θερμοκηπίου την ημέρα.
Η κατανάλωση ενέργειας για τη λειτουργία των συστημάτων θερμοκηπίου (συμπεριλαμβανομένων των αναγκών του συστήματος ανεμιστήρα και ταμπόν) ανήλθε σε 0,14 kWh ανά τετραγωνικό μέτρο την ημέρα, δημιουργώντας πλεόνασμα ηλεκτρικής ενέργειας περίπου 30% (περίπου 0,035 kWh ανά τετραγωνικό μέτρο την ημέρα).
Δεν παρατηρήθηκαν αρνητικές επιπτώσεις της προκαλούμενης από φωτοβολταϊκά σκίασης στη φυτική παραγωγή κατά την περίοδο της άνοιξης, του καλοκαιριού και του φθινοπώρου, ενώ κατά τη διάρκεια του χειμώνα, οποιαδήποτε πιθανή επίδραση μειωμένης ηλιακής ακτινοβολίας σε συνδυασμό με σκίαση φωτοβολταϊκών αντισταθμίστηκε από τον εμπλουτισμό CO2 στο θερμοκήπιο.
Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα αγροβολταϊκά συστήματα θερμοκηπίου θα μπορούσαν να επιτρέψουν στους καλλιεργητές να αντισταθμίσουν σημαντικά τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας, διατηρώντας παράλληλα την παραγωγικότητα των καλλιεργειών.
Λαμβάνοντας υπόψη ότι το κόστος αγοράς ηλεκτρικής ενέργειας από το δίκτυο ανέρχεται σε 0,15 ευρώ ανά kWh, εάν το φωτοβολταϊκό σύστημα λειτουργεί με net metering, όπου η τιμή πώλησης της πλεονάζουσας ενέργειας ισούται με την τιμή αγοράς, ο χρόνος απόσβεσης της επένδυσης υπολογίζεται σε περίπου 3 χρόνια. Αντίστοιχα, με τη μέθοδο της καθαρής χρέωσης, όπου η τιμή πώλησης είναι περίπου 0,07 ευρώ ανά kWh, ο χρόνος απόσβεσης είναι 6 χρόνια».
© Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας – Εργαστήριο Γεωργικών Κατασκευών και Περιβαλλοντικού Ελέγχου (LACEC)
Η καθηγήτρια Χρυσούλα Παπαϊωάννου, επικεφαλής του έργου για το UTH, τονίζει τη σημασία των ευρημάτων: “Το ενεργειακό πλεόνασμα που παρατηρήσαμε είναι μια ισχυρή ένδειξη ότι τα αγροβολταϊκά θερμοκηπίου μπορούν να εξελιχθούν σε ένα αξιόπιστο, αυτοφερόμενο σύστημα.
να αντισταθμίσουν εν μέρει ή πλήρως τη ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας μέσω ολοκληρωμένων αγροβολταϊκών χωρίς να διακυβεύεται η απόδοση των καλλιεργειών».
Τα αποτελέσματα από το Βελεστίνο, σε συνδυασμό με αυτά των πέντε άλλων πιλοτικών εργοστασίων του έργου REGACE, αναμένεται να συμβάλουν στη μελλοντική ανάπτυξη των αγροβολταϊκών συστημάτων στην Ευρώπη και πέρα από αυτήν. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι τα ηλιακά φωτοβολταϊκά μπορούν να ενισχύσουν την παραγωγή ενέργειας διατηρώντας παράλληλα τις κατάλληλες συνθήκες για την ανάπτυξη των καλλιεργειών, ιδιαίτερα όταν οι στρατηγικές ελέγχου του κλίματος του θερμοκηπίου προσαρμόζονται σωστά.
Το έργο REGACE καταδεικνύει ότι τα αγροβολταϊκά θερμοκήπια μπορούν να προσφέρουν τόσο γεωργική παραγωγή όσο και ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, υποστηρίζοντας τους ευρωπαϊκούς στόχους για την κλιματική ουδετερότητα και τη βιώσιμη γεωργική παραγωγή.
Για περισσότερες πληροφορίες:
Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας – Εργαστήριο Γεωργικών Κατασκευών και Περιβαλλοντικού Ελέγχου (LACEC)
[email protected]
[email protected]
