Wybrane aspekty agrofotowoltaiki

Część 2. artykułu "AGRO-PV: Ważne ogniwo łączące rolnictwo i energetykę?"

Mariusz Sygnowski
inżynier ekolog

Ochrona upraw

Rolnictwo jest szczególnie narażone na zmiany klimatu. Wyższe temperatury, niedobór wody, nowe szkodniki lub ekstremalne zjawiska pogodowe zagrażają odporności systemów rolno-spożywczych. Ponadto w UE wzrasta powierzchnia upraw w szklarniach, która ma zróżnicowany wpływ na środowisko w zależności od rodzaju wykorzystywanej szklarni.1 Rolnictwo fotowoltaiczne zajmuje się obydwoma wyzwaniami, zwiększając odporność rolnictwa na klimat i poprawiając zrównoważony rozwój szklarni.

Instalacje rolno-PV są szczególnie odpowiednie dla środowisk suchych. Mogą one wspierać oszczędzanie wody umożliwiając produkcję odpowiednich upraw, dodatkowo wytwarzają energię elektryczną niezbędną gospodarstwu.2 Instalacje rolno-PV umożliwiają również zastosowanie na szerszą skalę metody integrowanej ochrony roślin, zmniejszając tym samym potrzebę stosowania chemicznych środków ochrony roślin.

Bardziej efektywne wykorzystanie ziemi

W latach 2000–2017 co roku tracono około 80 000 hektarów gruntów rolnych. Utrata gruntów rolnych następowała głównie poprzez porzucanie gruntów. Równoczesne zjawisko zasklepiania gruntów stanowi zagrożenie dla odporności na skutki zmian klimatu.3

Aby rozwiązać ten problem, Komisja Europejska zaproponowała w 2011 r. ustanowienie celu zerowe zajmowanie gruntów netto.4 Rolnictwo fotowoltaiczne umożliwia podwójne wykorzystanie gruntów, zmniejszając zajmowanie gruntów i minimalizując konkurencję między rolnictwem a energią odnawialną.

Rozwiązania agro-PV nad uprawami mogą poprawić wydajność na hektar, jednocześnie zmniejszając degradację gleby i zużycie wody. Wydajność zwiększa się dzięki zastosowaniu dynamicznych systemów śledzenia, które mogą regulować zacienienie upraw.5

Poprawa gospodarki wodnej

Europejskie rolnictwo, leśnictwo i rybołówstwo zużyło około 40% zasobów wodnych w 2015 r.6 Zrównoważone gospodarowanie ograniczonymi zasobami wodnymi będzie miało zasadnicze znaczenie dla utrzymania praktyk rolniczych w UE. Agri-PV przyczynia się do obniżenia zapotrzebowania rolnictwa na wodę poprzez ochronę upraw przed ciepłem i zmniejszenie ewapotranspiracji (procesów związanych z odpływem do atmosfery wody parującej z powierzchni gleby).

Gleba w cieniu paneli fotowoltaicznych utrzymuje wilgotność, zapewniając idealne warunki dla niektórych rodzajów upraw.7 Zużycie wody można dodatkowo zoptymalizować dzięki zdigitalizowanym rozwiązaniom rolno-PV, które mogą śledzić napromieniowanie słoneczne i lepiej regulować warunki mikroklimatyczne pod panelami fotowoltaicznymi. Co więcej, energię słoneczną można wykorzystać do pompowania wody gruntowej do nawadniania, zastępując generatory diesla. Ponadto odpowiednia konfiguracja systemu pomaga gromadzić i gospodarować wodą deszczową.

Szanse inwestycyjne dla rolnictwa

Dochody rolników w krajach członkowskich UE są bardzo zróżnicowane. W tym zestawieniu Polska jest jednym z krajów plasujących się bardzo nisko.8 Sektor rolno-PV rozwija inwestycje, które wspierają konkurencyjność sektora rolnego poprzez modernizację gospodarstw i sprzętu. Zarówno rolnicy indywidualni, jak i spółdzielnie rolnicze mogą odnieść korzyści z wdrożenia Agri-PV, które, jak wykazano, zwiększa dochody gospodarstw o ponad 30%.9

W zależności od właściciela systemu Agri-PV istnieją różne modele wdrożeń. Deweloperzy agro-PV mogą działać jako „inwestorzy zewnętrzni” i realizować projekt samodzielnie, bez kosztów ponoszonych przez rolników. Deweloperzy otrzymują wynagrodzenie ze sprzedaży energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, a rolnicy korzystają z nowej infrastruktury rolniczej, takiej jak nowa lokalna powierzchnia magazynowa lub trwałe systemy ochrony roślin, zwiększające produktywność gospodarstw lub z uzupełnienia dochodów w postaci czynszu za użytkowanie ich gruntu.

Rolnicy mogą również zainwestować i zlecić deweloperowi opracowanie systemu Agri-PV. W tym modelu rolnicy muszą partycypować w kosztach CAPEX związanych z projektem. Po jego wykonaniu, korzystają z obniżonych rachunków za energię elektryczną, z której korzystają. Natomiast niewykorzystana energia jest dostarczana do sieci, co stanowi ich dodatkowe źródło dochodów.

Miejsca pracy związane z energią słoneczną dla społeczności wiejskich

Bezrobocie w społecznościach wiejskich, szczególnie wśród młodych ludzi, jest ważnym wyzwaniem. W latach 2015–2017 średnia stopa bezrobocia wśród młodych ludzi na obszarach wiejskich wyniosła 18%.10 Ponadto w całej UE liczba ludności wiejskiej maleje. W latach 2013–2017 ok. 500 tys. osób opuściło obszary wiejskie na rzecz większych ośrodków miejskich.11 Przemysł fotowoltaiczny uruchamia nowe możliwości zatrudnienia i różnicuje strukturę ekonomiczną społeczności wiejskich oraz tworzy więcej miejsc pracy na jednostkę wytwarzanej energii w porównaniu z innymi źródłami.12 Rozwój projektów rolno-PV wspiera tworzenie miejsc pracy w dalszych działaniach sektora fotowoltaicznego, takich jak instalacja, inżynieria lub eksploatacja i konserwacja instalacji fotowoltaicznych.

Modernizacja infrastruktury wiejskiej i wzrost produktywności gospodarstw sprawia, że społeczności wiejskie stają się bardziej dynamiczne. Gdy instalacja rolno-PV zastępuje tymczasową infrastrukturę (np. szklarnię z tworzywa sztucznego), może przyczynić się to do stabilizacji zatrudnienia i zmniejszenia sezonowości pracowników.

Ochrona środowiska

Ostatnim, ale prawdopodobnie najczęściej podnoszonym aspektem synergii rolnictwa i PV jest generowanie czystej, zielonej energii ekonomicznie opłacalnej dla rolnika, a środowiskowo dla nas wszystkich. Doskonałym przykładem jest również możliwość ograniczenia stosowania folii plastikowych w cieplarniach czy osłon, które wymagają wymiany co kilka lat poprzez zastąpienie ich panelami, co prowadzi do ograniczenia wytwarzania uciążliwych odpadów.

  1. EIP-Agri (2019). “EIP-AGRI Focus Group Circular horticulture -Final Report”. Available at: https://ec.europa.eu/eip/agriculture/sites/agri-eip/files/eip-agri_fg_circular_horticulture_final_report_2019_en.pdf
  2. Barron-Gafford et al. (2019) “Agrivoltaics provide mutual benefits across the food–energy–water nexus in drylands”. Nature Sustainability volume 2. Available at: https://www.nature.com/articles/s41893-019-0364-5
  3. European Environmental Agency (2019). “Climate change adaptation in the agriculture sector in Europe”. Available at: https://www.eea.europa.eu/publications/cc-adaptation-agriculture#:~:text=Climate%20change%20threatens%20future%20of,Environment%20Agency%20(EEA)%20report%20published
  4. European Commission (2011). “Roadmap to a Resource Efficient Europe”. Available at: https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:52011DC0571&from=EN
  5. Valle et al. (2017). “Increasing the total productivity of a land by combining mobile photovoltaic panels and food crops”. Available at: http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.09.113
  6. European Commission (2019). “Evaluation of the Impact of the CAP on Water”. Available at: https://ec.europa.eu/info/sites/info/files/food-farming-fisheries/key_policies/
  7. Barron-Gafford et al. (2019) “Agrivoltaics provide mutual benefits across the food–energy–water nexus in drylands”. Nature Sustainability volume 2. Available at: https://www.nature.com/articles/s41893-019-0364-5
  8. European Commission (2018). “CAP specific objective: Ensuring viable farm income”. Available at: https://ec.europa.eu/info/sites/info/files/food-farming-fisheries/key_policies/documents/cap_specific_objectives_-_brief_1_-_ensuring_viable_farm_income.pdf
  9. Dinesh & Pearce (2016). The potential of Agrivoltaic systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews 54. Available at: https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S136403211501103X? token=761C2866789D1F88B2E2E0FAF7A6928803E5 F175606B942AA7FB8B7350A94C86AB83FB8439E576407BF767DD8662D97
  10. European Commission (2019). “CAP specific objective: Jobs and growth in rural areas”. Available at: https://ec.europa.eu/info/sites/info/files/food-farming-fisheries/key_policies/documents/cap-specific-objectives-brief-8-jobs-and-growth-in-rural-areas_en.pdf
  11. European Commission (2019). “CAP specific objective: Structural change and generational renewal”. Available at: https://ec.europa.eu/info/sites/info/files/food-farming-fisheries/key_policies/documents/cap-briefs-7-structural-change_en.pdf
  12. SolarPower Europe (2019). “Solar Factsheets – Employment and job creation”. Available at: https://www.solarpowereurope.org/solar-factsheets-employment-and-job-creation/