農地の隣に太陽光発電設備を設置するアグロボルタイクスは、土地利用を損なうことなく分散型クリーン エネルギーを導入する方法として、世界中でより頻繁に採用されています。
オレゴン州立大学の調査によると、太陽エネルギーと農業エネルギーを併置することで、米国の総発電量の 20% を賄うことができます。 研究者によると、農業用発電所の大規模な設置は、作物収量への「最小限の」影響で、年間 330 万トンの二酸化炭素排出量の削減につながる可能性があります。
この調査によると、アグロボルタが米国の発電量の 20% をカバーするには、メリーランド州と同じ広さの地域が必要になります。 これは約 13,000 平方マイルに相当し、現在の米国の農業面積の 1% に相当します。 地球規模では、全農地の 1% が太陽光発電に変換された場合、世界が必要とするエネルギーを生産できると推定されています。
農業発電パネルを設置するには多くの方法があります。 最も一般的な方法の XNUMX つは、施設を高くして、農機具や家畜が下を自由に移動できるようにすることです。 別のファッショナブルなデザインは、太陽電池パネルを垂直に配置し、パネルの列の間に広いスペースを空けることです。
米国
カリフォルニア州サマセットでは、ドイツが設計した Sunzaun 垂直ソーラー パネルがブドウ園に設置されました。 設置者の Sunstall は、マイクロインバーターと 43 つのバッテリーに接続された 450 個の XNUMX W モジュールで構成される設置を開発しました。
ミニマリストなデザインは、モジュールのフレームにある穴を使用して XNUMX つのパイルに簡単に取り付けることができ、重い棚システムの必要性を回避しました。 両面ソーラーモジュールは、垂直方向のアレイの両側でエネルギーを生成します。
水平方向に設計された従来のシステムでは、シェルフ システムにパネルを取り付けるために使用されるレールは通常、パネルの意図したサイズに合わせてカットされます。 他のすべてのコンポーネントの調達が完了した後にパネル サイズが変更された場合、更新されたパネル サイズに対応するためにレールが再設計される間、プロジェクトが遅れる可能性があります。 サンザウンのデザインにより、各スタック間の距離を調整することで、パネルのサイズの変更に簡単に適応できます。 必要に応じて、地面からのパネルの高さを調整することも可能です。
ドイツ
ライプツィヒ応用科学大学の科学者は、東西指向の垂直太陽光発電システムの大規模な展開がドイツのエネルギー市場に及ぼす潜在的な影響を研究しました。 彼らは、これらの設備が、従来の地上設置型太陽光発電所よりも農業活動との統合を可能にしながら、国の送電網を安定させる上で有益な効果をもたらす可能性があることを発見しました。
科学者たちは、垂直太陽光発電システムが、冬季の最大電力需要とほとんどの電力供給の時間帯に向けて太陽光発電の性能をシフトできることを発見しました。
「1 TW の充電および放電電力と 1 TWh の容量の蓄電がエネルギー システム モデルに統合された場合、その効果は、2% の垂直モジュールを東向きにすることで、最大 2.1 Mt/a の CO70 削減に削減されます。西に、南に 30% 傾いています」と彼らは言いました。 「最後に、垂直発電所の 70% の比率を達成することは非現実的に思えるかもしれませんが、比率が低くても有益な影響があります。」
日本
日本では、ドイツのモジュールメーカー、ルクソール・ソーラーの子会社であるルクソール・ソーラー株式会社が、エコライス新潟が所有する精米工場の駐車場に8.3kWの縦型太陽光発電システムを建設した。
「車は垂直システムの間に駐車されます。 「このシステムの目標は、冬の間の耐久性と、雪の反射による追加のエネルギー性能を示すことです。」 一方、新潟は積雪量が多く、冬には2~3メートルも積雪することで知られています」
南向きのシステムは、Luxor Solar 独自のヘテロ接合ソーラー モジュール、ドイツの垂直太陽光発電スペシャリスト Next2Sun の取り付けシステム、および日本のオムロンのインバーターを特徴としています。 垂直アセンブリは、システムに隣接する精米工場に電力を供給します。 長岡市はこのプロジェクトに 2 万円 (14,390 ドル) の資金を提供しました。
「垂直設置は、農地の最小限のスペースしか使用せず、作物に到達する光の 85% 以上を維持します。これにより、太陽エネルギーと農業の最適なバランスが保証されます。これは、日本では非常に重要なことです」と彼は説明します。 「これにより、小麦、ジャガイモ、米などの公益農地に農業システムを大規模に構築することができます。」
フランス
フランスでは、TotalEnergies とアグロボルタのスペシャリストである InVivo が、111 kW の垂直アグリボルタのデモンストレータを立ち上げました。 TotalEnergies によると、試験的な設置では、ソーラー パネルが農作物の収量に与える影響、生物多様性、炭素貯蔵、サイトの水質が調査されるとのことです。
TotalEnergies Renouvelables France の CEO である Thierry Muller は、次のように述べています。
Sweden
メーラーダーレン大学 (スウェーデン) の科学者は、垂直太陽光発電プロジェクトにおける微気候の分析を容易にする計算流体力学 (CFD) モデルを開発しました。 CFD シミュレーションを使用して、物体を通過する固体と気体の流れに関する複雑な方程式を解きます。この方程式は、農業システム内の微気候を分析するために使用できます。
「農業用 (AV) システム モデルは、AV システムの位置とソリューションに基づいて微気候の変化を分析/予測できるため、新しい AV システムの設計や意思決定に頻繁に使用されます」と、研究者の Sebastian Zainalli は述べています。 pv magazine.w に語った
この研究では、垂直太陽光発電モジュールによって日陰にされた地表エリアで、日射強度が 38% 減少したことが観察されました。
主な原則
米国国立再生可能エネルギー研究所は、アグロボルタを成功させるための XNUMX つの原則を提示しました。
気候、土壌、および環境条件: 場所の環境条件は、太陽光発電と目的の作物または植生被覆の両方に適している必要があります。
構成、ソーラー技術、および設計: ソーラー技術の選択、サイトのレイアウト、およびその他のインフラストラクチャは、ソーラー パネルに到達する光の量から、必要に応じてトラクターがパネルの下を通過できるかどうかに至るまで、すべてに影響を与える可能性があります。 「このインフラストラクチャは今後 25 年間使用されるため、使用目的に合わせて適切に行われる必要があります。 プロジェクトの成功はそれにかかっています」と、InSPIRE に取り組んでいる NREL の研究者 James McCall は言います。
作物の選択と栽培方法、種子と植生の設計、および管理アプローチ: 農業プロジェクトでは、その地域の気候でパネルの下で繁栄し、地域の市場で利益をもたらす作物またはグラウンドカバーを選択する必要があります。
互換性と柔軟性: Agrovoltaics は、効率的な農業活動を可能にするために、太陽光発電設備の所有者、太陽光発電事業者、農家または土地所有者の相反するニーズに適応するように設計する必要があります。
コラボレーションとパートナーシップ: プロジェクトを成功させるには、グループ間のコミュニケーションと理解が不可欠です。