Tim istraživača sa Sveučilišta Purdue otkrio jeAgrivoltaični sustav imaju potencijal povećati proizvodnju energije i smanjiti emisije ugljika uz minimalan utjecaj na proizvodnju usjeva.
U istraživačkom radu "Održivost fotonapona na poljoprivrednom zemljištu: Može li PV riješiti raspravu o hrani i gorivu?", dostupnom uČasopis za čistiju proizvodnju, tim je analizirao pet scenarija s usjevima kukuruza u regiji srednjeg zapada Sjedinjenih Država.
Prvi je osnovni scenarij, s kukuruzom koji se uzgaja na cijelom području. Drugi predstavlja tradicionalni solarni sustav instaliran na 25% površine, zamjenjujući usjev kukuruza. Ostala tri scenarija uključuju agrivoltaiku s kukuruzom koji raste ispod njih, s procijenjenim 5,5% zemlje zauzetom solarnim strukturama i nedostupnom za rast usjeva. Puna gustoća solarnih panela koristi se u trećem sustavu, a zatim polovica i četvrtina gustoće panela u četvrtom i petom sustavu.
Istraživači su usporedili ovih pet sustava kroz četiri metrike: proizvodnja kukuruza za upotrebu kao hrana ili stočna hrana, proizvodnja energije u obliku bioetanola ili električne energije, smanjenje emisija stakleničkih plinova i profitabilnost za poljoprivrednike.
Najveća proizvodnja hrane/stočne hrane ostvarena je u osnovnom sustavu. Drugi sustav je vidio pad količine kukuruza kao hrane/stočne hrane za 25%, proporcionalno smanjenju raspoloživog zemljišta. Izlazi iz agronaponskih sustava varirali su na temelju osjenčanih granica, sa smanjenjem kukuruza dostupnog za hranu/stočnu hranu od 11% zabilježenim u sustavu gustoće četvrtine solarnih panela u usporedbi s osnovnim sustavom.
U usporedbi s osnovnim sustavom, tradicionalni fotonaponski sustav i agronaponski sustav četvrtine gustoće podigli su proizvodnju krajnje energije s manje od 2 MWh/ha/godišnje na približno 140 MWh MWh/ha/godišnje. Agrivoltaični sustav polovične gustoće podigao je proizvodnju energije na oko 280 MWh/ha/godišnje, a agronaponski sustav pune gustoće povećao je proizvodnju energije na približno 560 MW/ha/godišnje.
Istraživači su također otkrili da etanol ima minimalan utjecaj na ukupnu proizvodnju energije u sustavima dva do pet. "Stoga nije bilo značajne razlike u ukupnoj energetskoj izlaznosti kada se uzmu u obzir niske zasjenjene granice prinosa i visoke zasjenjene granice prinosa u proizvodnji kukuruza", rekao je tim.
Pri izračunu smanjenja stakleničkih plinova, osnovni sustav, sa samo etanolom kao izvorom energije, imao je smanjenje manje od 2 tone CO2-eq/ha/god. Ostali sustavi smanjili su emisije za stotine tona CO2-eq/ha/godina, s količinom u svakom "sličnom trendu s brojem solarnih ploča koje su ugrađene u cijelo područje obrade".
Dok su tradicionalni fotonaponski sustav i agronaponski sustav s četvrtinom gustoće imali efektivno istu proizvodnju energije i smanjenje stakleničkih plinova, istraživački rad predviđa veći prinos kukuruza za agronaponski sustav jer omogućuje veći rast usjeva, a sjenčanje je smanjeno na minimum velikim razmakom između ploče.
U zaključku izvješća, istraživači kažu da agrivoltaika "može pružiti održivu strategiju za ublažavanje trenutnog kompromisa između proizvodnje energije, emisija stakleničkih plinova, proizvodnje hrane i profitabilnosti farmi."
"Naša analiza pokazuje da i fotonaponski sustavi i agrivoltaika mogu značajno povećati proizvodnju energije po hektaru u odnosu na početnu vrijednost gdje se oko 27% kukuruza pripisuje etanolu", istaknuli su istraživači.
Istraživači također objašnjavaju da iako na primjenu agrovoltaike mogu utjecati visoki kapitalni troškovi, ova se prepreka može prevladati uz potporu politike, osobito kada su cijene usjeva vrlo nestabilne. Kažu da bi povezani troškovi trebali padati kako se tehnologija razvija, ali upozoravaju da je potrebno učiniti više posla kako bi se osiguralo bolje razumijevanje potreba dionika i poboljšanog inženjeringa kako bi se smanjili troškovi uz maksimiziranje rezultata sustava.
"Integriranje fotonapona u poljoprivredno zemljište nudi veći potencijal za proizvodnju obnovljive energije i smanjenje emisije stakleničkih plinova", piše u novinama. "Naši izračuni pokazuju da ako nema potražnje za etanolom, količina kukuruza dostupna kao izvor hrane i stočne hrane zapravo se može povećati čak i kada su solarni paneli integrirani, u odnosu na količinu dostupnu u uvjetima potražnje za etanolom i bez fotonaponske integracije. S tog stajališta, agronaponske tehnologije pružaju održivo rješenje za raspravu o hrani nasuprot gorivu, omogućujući proizvodnju velikih količina energije uz minimalan utjecaj na kukuruz kao izvor hrane/stočne hrane."
