Агровольтаика (агрофотовольтаика, агросолярная или солнечная двойного назначения) — это двойное использование земли для производства солнечной энергии и сельского хозяйства. Эта технология была придумана Адольфом Гетцбергером и Армином Застровым в 1981 году. Агровольтаика включает в себя несколько методов комбинирования сельского хозяйства с фотовольтаикой в зависимости от сельскохозяйственной деятельности, включая растения, скот, теплицы и поддержку опылителей.
Поскольку солнечный свет является общим, проектирование системы требует компромиссных целей, таких как оптимизация урожайности, качества урожая и производства энергии. Некоторые культуры выигрывают от увеличения тени, уменьшая или даже устраняя компромисс.
Определение
Агровольтаические практики и соответствующее законодательство различаются от страны к стране. В Европе и Азии, где эта концепция впервые была разработана, термин агровольтаика применяется к специальной технологии двойного назначения, как правило, к системе креплений или кабелей для подъема солнечной батареи примерно на пять метров над землей, чтобы обеспечить доступ к земле сельскохозяйственной техники, или к системе, в которой солнечные панели устанавливаются на крышах теплиц.
К 2019 году некоторые авторы начали использовать термин агровольтаика более широко, включая в него любую сельскохозяйственную деятельность среди существующих обычных солнечных батарей. Например, овец можно пасти среди обычных солнечных панелей без каких-либо модификаций. Аналогично, некоторые понимают агровольтаику настолько широко, что включают в нее простую установку солнечных панелей на крышах амбаров или скотных дворов.
Системные проекты
Три основных типа:
Все три системы имеют несколько переменных, используемых для максимизации поглощения солнечной энергии как панелями, так и сельскохозяйственными культурами. Основной переменной, принимаемой во внимание для агроэлектрических систем, является угол наклона солнечных панелей. Другими переменными, принимаемыми во внимание при выборе места расположения агроэлектрической системы, являются выбранные культуры, высота панелей, солнечное излучение и климат местности.
В своей первой статье 1982 года Гетцбергер и Застроу опубликовали ряд идей о том, как оптимизировать агроэлектрические установки.
Экспериментальные объекты часто имеют контрольную сельскохозяйственную зону. Контрольная зона эксплуатируется в тех же условиях, что и агровольтаическое устройство, с целью изучения влияния устройства на развитие сельскохозяйственных культур.
Стационарные солнечные панели над посевами
Наиболее традиционные системы устанавливают фиксированные солнечные панели на сельскохозяйственных теплицах, над посевами открытого грунта или между посевами открытого грунта. Можно оптимизировать установку, изменив плотность солнечных панелей или наклон панелей.
Вертикальные системы
Разработаны вертикально монтируемые агроэлектрические системы с двусторонними фотоэлектрическими модулями. Большинство сельскохозяйственных ограждений можно использовать для вертикальной агроэлектростанции. В целом, по крайней мере один фотоэлектрический модуль между столбами приемлем для большинства ограждений по цене 0,035 долл. США/кВт·ч для установки на существующем ограждении в США; хотя выход вертикальной фотоэлектрической системы составляет всего 76%, обращенной на юг, экономия на стоимости установки позволяет агроэлектростанциям, модернизирующим ограждение, часто производить электроэнергию с более низкой приведенной стоимостью. Для фотоэлектрических систем ограждения микроинверторы показали лучшую производительность, когда длина поперечного ограждения была менее 30 м или когда система была небольшой, тогда как строчные инверторы были лучшим выбором для более длинных ограждений. Результаты моделирования показывают, что расстояние между рядами между двусторонними фотоэлектрическими модулями значительно влияет на распределение фотосинтетически активного излучения. Next2Sun коммерциализировала вертикальные агроэлектрические системы в Европе. Вертикальные деревянные фотоэлектрические стеллажи с открытым исходным кодом были разработаны для ферм, которые (i) построены из доступных на месте (отечественных) возобновляемых и устойчивых материалов, (ii) могут быть изготовлены с помощью ручных инструментов среднестатистическим фермером на месте, (iii) имеют 25-летний срок службы, соответствующий гарантиям на фотоэлектрические системы, и (iv) являются структурно прочными, следуя канадским строительным нормам, чтобы выдерживать высокие скорости ветра и большие снеговые нагрузки. Результаты показали, что капитальные затраты на систему стеллажей дешевле, чем коммерческий эквивалент и все предыдущие конструкции деревянных стеллажей, при розничной стоимости единицы в 0,21 канадских доллара.
Интегрированные системы
Автономная интегрированная система солнечной панели, использующая гидрогель, может работать как атмосферный генератор воды, втягивая водяной пар (обычно ночью) для производства пресной воды для орошения сельскохозяйственных культур, которые могут быть помещены под панелью (в качестве альтернативы она может охлаждать панель).
Динамическая агровольтаика
Самая простая и ранняя система была построена в Японии с использованием довольно хлипкого набора панелей, установленных на тонких трубах на стойках без бетонных оснований. Эта система разборная и легкая, а панели можно перемещать или регулировать вручную в течение сезона, когда фермер обрабатывает землю. Расстояние между солнечными панелями большое, чтобы уменьшить сопротивление ветра.
В некоторых новых конструкциях агроэлектрических систем используется система слежения для автоматической оптимизации положения панелей с целью улучшения сельскохозяйственного производства или выработки электроэнергии.
В 2004 году Гюнтер Чалоун предложил фотоэлектрическую систему слежения с системой тросовых стоек. Панели можно ориентировать для улучшения выработки электроэнергии или затенения посевов по мере необходимости. Первый прототип был построен в 2007 году в Австрии. Компания REM TEC развернула несколько заводов, оборудованных двухосевыми системами слежения в Италии и Китае. Они также разработали эквивалентную систему, используемую для сельскохозяйственных теплиц.
Во Франции компании Sun’R и Agrivolta разрабатывают одноосные системы слежения. По их словам, их системы можно адаптировать к потребностям растений. Система Sun’R — это система слежения по оси восток-запад. По словам компании, используются сложные модели роста растений, прогнозы погоды, программное обеспечение для расчета и оптимизации. Устройство от Agrivolta оснащено солнечными панелями, обращенными на юг, которые можно снять с помощью раздвижной системы. Японская компания также разработала систему слежения за солнцем.
В Швейцарии компания Insolight разрабатывает полупрозрачные солнечные модули с интегрированной системой слежения, которая позволяет модулям оставаться статичными. Модуль использует линзы для концентрации света на солнечных элементах и динамическую систему пропускания света для регулировки количества проходящего света и адаптации к сельскохозяйственным потребностям.
Компания Artigianfer разработала фотоэлектрическую теплицу, солнечные панели которой установлены на подвижных ставнях. Панели могут следовать за движением Солнца по оси восток-запад.
В 2015 году Вэнь Лю из Университета науки и технологий в Хэфэе, Китай, предложил новую агривольтаическую концепцию: изогнутые стеклянные панели, покрытые дихроитной полимерной пленкой, которая выборочно пропускает синие и красные длины волн, необходимые для фотосинтеза. Все остальные длины волн отражаются и концентрируются на солнечных элементах для выработки электроэнергии с использованием двойной системы слежения. Эффекты тени, возникающие от обычных солнечных панелей над полями, устраняются, поскольку посевы продолжают получать синюю и красную длину волны, необходимую для фотосинтеза. Этот новый тип агровольтаики получил несколько наград, в том числе премию R&D100 в 2017 году.
Трудность таких систем заключается в том, чтобы найти режим работы для поддержания хорошего баланса между двумя типами производства в соответствии с целями системы. Тонкое управление панелями для адаптации затенения к потребностям растений требует передовых агрономических навыков для понимания развития растений. Экспериментальные устройства обычно разрабатываются в сотрудничестве с исследовательскими центрами.
Теплицы со спектрально-селективными солнечными модулями
Потенциальные новые фотоэлектрические технологии, которые пропускают цвета света, необходимые для внутренних растений, но используют другие длины волн для выработки электроэнергии, могут однажды найти будущее применение в теплицах. Существуют прототипы таких теплиц. «Полупрозрачные» фотоэлектрические панели, используемые в агроэлектроэнергетике, увеличивают расстояние между солнечными элементами и используют прозрачные задние листы, улучшая производство продуктов питания внизу. В этом варианте фиксированные фотоэлектрические панели позволяют движению солнца с востока на запад «распылять солнечный свет» на растения внизу, тем самым уменьшая «чрезмерное воздействие» из-за дневного солнца, как в прозрачных теплицах, поскольку они вырабатывают электричество наверху.
Солнечное выпасание
Возможно, самое простое использование сельского хозяйства и фотоэлектрических систем — это позволить овцам или коровам пастись под солнечными панелями. Овцы контролируют растительность, которая в противном случае затеняла бы фотоэлектрические панели. Овцы даже выполняют более тщательную работу, чем газонокосилки, поскольку они могут дотянуться до ног конструкций. Взамен овцы или козы получают корм и тенистое место для отдыха. Овцы могут быть дешевле, чем косить. В целом операторы фотоэлектрических систем платят пастухам за перевозку овец. Некоторые экспериментальные овцеводческие агроэлектростанции обнаружили, что на солнечных пастбищах доступна более высокая масса травы, и хотя на других трава была ниже, это компенсировалось более высоким качеством корма, что привело к такому же весеннему производству ягнят, как и на открытых пастбищах. Агроэлектростанции также можно использовать для затенения коров. Солнечный выпас популярен в США, и была создана организация для его поддержки.
Последствия
Солнечные панели агровольтаики забирают свет и пространство у культур, но они также влияют на культуры и земли, которые они покрывают, другими способами. Два возможных эффекта — вода и тепло.
В климате северных широт ожидается, что агровольтаика изменит микроклимат для сельскохозяйственных культур как в положительную, так и в отрицательную сторону без какой-либо чистой выгоды, снижая качество за счет повышения влажности и болезней, а также требуя более высоких расходов на пестициды, но смягчая колебания температуры и, таким образом, увеличивая урожайность. В странах с низким или нестабильным уровнем осадков, высокими колебаниями температуры и меньшими возможностями для искусственного орошения такие системы, как ожидается, окажут благотворное влияние на качество микроклимата.
Вода
В ходе экспериментов по проверке уровней испарения под солнечными панелями для теневыносливых культур (огурцов и салата), поливаемых методом орошения в пустыне Калифорнии, была обнаружена экономия испарения на 14–29%, а аналогичные исследования в пустыне Аризоны продемонстрировали экономию воды на уровне 50% для некоторых культур.
Нагревать
Было проведено исследование тепла земли, воздуха и сельскохозяйственных культур под солнечными панелями в течение вегетационного периода. Было обнаружено, что в то время как воздух под панелями оставался постоянным, у земли и растений были зафиксированы более низкие температуры.
Преимущества
Двойное использование земли для сельского хозяйства и производства энергии может смягчить конкуренцию за земельные ресурсы и уменьшить давление на развитие сельскохозяйственных угодий или природных территорий в солнечные фермы или на преобразование природных территорий в большее количество сельскохозяйственных угодий. Первоначальные моделирования, проведенные Дюпразом и др. в 2011 году, когда впервые было введено слово «агровольтаика», подсчитали, что эффективность использования земли может увеличиться на 60–70% (в основном с точки зрения использования солнечного излучения). Основные социально-политические возможности агровольтаики включают диверсификацию доходов для фермеров, улучшение общественных отношений и принятие разработчиков фотоэлектрических систем, а также спрос на энергию и сокращение выбросов для мирового населения.
Большим преимуществом агровольтаики является то, что она может преодолеть NIMBYism для фотоэлектрических систем, который становится проблемой. Исследование, проведенное в США, оценило, увеличивается ли общественная поддержка развития солнечной энергетики, когда энергия и сельскохозяйственное производство объединяются в агроэлектрической системе, и обнаружило, что 81,8% респондентов с большей вероятностью поддержали бы развитие солнечной энергетики в своем сообществе, если бы оно интегрировало сельскохозяйственное производство. Модель Динеша и др. утверждает, что ценность солнечной электроэнергии в сочетании с теневыносливым производством сельскохозяйственных культур создала более чем 30%-ное увеличение экономической ценности ферм, развертывающих агроэлектрические системы вместо традиционного сельского хозяйства.
Агровольтаика может быть полезна для летних культур из-за микроклимата, который она создает, и побочного эффекта управления потоками тепла и воды. Агровольтаика экологически превосходит традиционное сельское хозяйство или фотоэлектрические системы; Исследование анализа жизненного цикла показало, что пастбищная агроэлектрическая система отличается двойной синергией, которая в результате производит на 69,3% меньше выбросов парниковых газов и потребляет на 82,9% меньше ископаемой энергии по сравнению с неинтегрированным производством.
Повышенная урожайность отмечена по ряду культур:
Недостатки
Недостатком, часто упоминаемым как важный фактор фотоэлектричества в целом, является замена сельскохозяйственных угодий, на которых выращивают продукты питания, солнечными панелями. Пахотные земли — это тот же тип земель, на которых солнечные панели наиболее эффективны. Несмотря на то, что на солнечной электростанции допускается некоторое сельское хозяйство, агроэлектричество может сопровождаться падением производства. Хотя некоторые культуры в некоторых ситуациях, например салат в Калифорнии, по-видимому, не страдают от затенения с точки зрения урожайности, часть земли будет принесена в жертву для монтажа конструкций и системного оборудования.
Агровольтаика будет хорошо работать только для растений, которым требуется тень, и где солнечный свет не является ограничивающим фактором. Теневые культуры представляют собой лишь крошечный процент сельскохозяйственной продуктивности. [нужна цитата для проверки] Например, пшеничные культуры плохо себя чувствуют в условиях слабого освещения и несовместимы с агровольтаикой.
Агривольтаические теплицы неэффективны; в одном исследовании были смоделированы теплицы, половина крыши которых была покрыта панелями, в результате чего урожайность сельскохозяйственных культур снизилась на 64 %, а производительность панелей снизилась на 84 %.[устаревший источник]
Исследование выявило препятствия для внедрения агривольтаики среди фермеров, которые включают (i) желаемую уверенность в долгосрочной продуктивности земли, (ii) рыночный потенциал, (iii) справедливую компенсацию и (iv) необходимость в заранее разработанной гибкости системы для адаптации к различным масштабам, типы операций и изменение методов ведения сельского хозяйства.
Агровольтаика требует больших инвестиций не только в солнечные батареи, но и в различную сельскохозяйственную технику и электрическую инфраструктуру. Потенциал повреждения инфраструктуры сельскохозяйственной техникой также может привести к увеличению страховых взносов по сравнению с обычными солнечными батареями. В Германии высокие затраты на монтаж могут затруднить финансирование таких систем для фермеров на основе традиционных сельскохозяйственных кредитов, но возможно, что в будущем правительственные постановления, изменения на рынке и субсидии могут создать новый рынок для инвесторов в такие схемы, потенциально предоставляя будущим фермерам совершенно другие возможности финансирования.
Фотоэлектрические системы технологически сложны, а это значит, что фермеры не смогут починить некоторые вещи, которые могут сломаться или быть повреждены, и требуют достаточного количества профессионалов. В случае Германии ожидается, что среднее увеличение затрат на рабочую силу из-за агроэлектрических систем составит около 3%. Возможность пасти овец среди солнечных панелей может быть привлекательным вариантом для извлечения дополнительной сельскохозяйственной пользы из обычных солнечных батарей, но пастухов может не хватить.
Экономика
Тень, создаваемая системами, расположенными поверх сельскохозяйственных культур, может снизить урожайность некоторых культур, но такие потери могут быть компенсированы произведенной энергией. Множество экспериментальных участков было установлено различными организациями по всему миру, но ни одна из таких систем не известна как коммерчески жизнеспособная за пределами Китая и Японии.
Самым важным фактором экономической жизнеспособности агровольтаики является стоимость установки фотоэлектрических панелей. Подсчитано, что в Германии субсидирование производства электроэнергии такими проектами чуть более чем на 300% (тарифы FIT) может сделать агровольтаические системы экономически эффективными для инвесторов и, таким образом, стать частью будущего микса производства электроэнергии.
Фотоэлектрическая промышленность не может использовать европейские субсидии CAP при строительстве на сельскохозяйственных землях.
История
Адольф Гетцбергер, основатель Института Фраунгофера в 1981 году, вместе с Армином Застровым в 1982 году выдвинул теорию о двойном использовании пахотных земель для производства солнечной энергии и выращивания растений, что позволило бы решить проблему конкуренции за использование пахотных земель между производством солнечной энергии и выращиванием сельскохозяйственных культур. Точка насыщения светом — это максимальное количество фотонов, поглощаемое видом растения: большее количество фотонов не увеличит скорость фотосинтеза (см. также фотодыхание). Осознавая это, Акира Нагашима также предложил объединить фотоэлектрические (PV) системы и сельское хозяйство для использования избыточного света и разработал первые прототипы в Японии в 2004 году.
Термин «агровольтаика» впервые был использован в публикации 2011 года. В немецком отчете эта концепция была названа «агрофотовольтаикой», а в японском языке использовался термин, переводимый как «совместное использование солнечной энергии». Такие сооружения, как фотоэлектрические теплицы, можно считать агровольтаическими системами.
В Европе в начале 2000-х годов были построены экспериментальные фотоэлектрические теплицы, часть крыши которых была заменена солнечными панелями. В Австрии в 2007 году была построена небольшая экспериментальная агроэлектрическая система открытого поля, за которой последовали два эксперимента в Италии. Затем последовали эксперименты во Франции и Германии.
Проекты
Австрия
В 2004 году Гюнтер Чалоун предложил фотоэлектрическую систему слежения с системой тросовых стоек. Первый прототип был построен в Южном Тироле в 2007 году на площади 0,1 га. Конструкция троса находится на высоте более пяти метров над поверхностью. Новая система была представлена на конференции Intersolar 2017 в Мюнхене. Эта технология может быть потенциально менее затратной, чем другие системы открытого поля, поскольку для нее требуется меньше стали.
Бельгия
В 2020 году в Бельгии был запущен пилотный проект, в рамках которого будет проверена жизнеспособность выращивания грушевых деревьев среди солнечных панелей.
Второй пилотный проект был запущен в 2021 году, в рамках которого испытываются пахотные культуры в севообороте, сравнивая статическую двустороннюю и одноосную гусеничную систему.
Канада
Agrivolatics начал работу в Канаде. От четверти (вертикальные двусторонние фотоэлектрические системы) до более чем одной трети (одноосевые следящие фотоэлектрические системы) потребностей Канады в электроэнергии могут быть удовлетворены исключительно за счет агроэлектростанций, используя всего 1% нынешних сельскохозяйственных угодий. Необходимо принять ряд мер для преодоления нормативных барьеров в Альберте и Онтарио для поддержки быстрого развертывания агроэлектростанций в Канаде. Была создана некоммерческая организация Agrivoltaics Canada, чтобы канадские фермеры продолжали заниматься сельским хозяйством. Ivey Business School провела первую агроэлектростанцию в Канаде в 2022 году. Канадская фотоэлектрическая компания Heliene вывела на рынок интегрированные в теплицу фотоэлектрические системы.
Чили
В 2017 году в Чили были построены три агрофотоэлектрические системы мощностью 13 кВтп. Целью этого проекта, поддержанного столичным регионом Сантьяго, было изучение растений, которые могут выиграть от затенения агроэлектрической системы. Вырабатываемая электроэнергия использовалась для питания сельскохозяйственных объектов: очистки, упаковки и холодильного хранения сельскохозяйственной продукции, а также инкубаторов для яиц. Одна из систем была установлена в регионе с большим количеством отключений электроэнергии.
Китай
Китайские компании разработали несколько ГВт солнечных электростанций, объединяющих сельское хозяйство и производство солнечной энергии, — либо фотоэлектрические теплицы, либо установки на открытом воздухе.
Elion Group уже 30 лет пытается бороться с опустыниванием в регионе Кубуки. Среди используемых технологий были установлены агроэлектрические системы для защиты посевов и производства электроэнергии. В 2007 году компания Wan You-Bao получила патент на оборудование для затенения посевов в пустыне. Затенения оснащены солнечными панелями.
Хорватия
В 2017 году была установлена конструкция с открытой полевой электростанцией мощностью 500 кВт вблизи Вировитицы-Подравины. Агрономические исследования поддерживаются Университетом Осиека и сельскохозяйственной инженерной школой Слатины. Вырабатываемая электроэнергия используется для системы орошения и сельскохозяйственной техники. Сначала под устройством будут испытаны культуры, требующие тени.
Дания
В 2014 году кафедра агрономии Орхусского университета запустила исследовательский проект по агроэлектрическим системам в садах. По оценкам университета, к 2023 году в Европе может быть размещено 51 ТВт агроэлектрических мощностей, генерирующих 71 500 ТВт·ч электроэнергии в год (что в 25 раз превышает текущий спрос на электроэнергию).
Франция
С начала 2000-х годов во Франции экспериментально строятся фотоэлектрические теплицы. Компания Akuo Energy разрабатывает свою концепцию agrinergie с 2007 года. Их первые электростанции состояли из чередования культур и солнечных панелей. Новые электростанции представляют собой теплицы. В 2017 году компания Tenergie начала развертывание фотоэлектрических теплиц с архитектурой, которая рассеивает свет, чтобы уменьшить контрасты между световыми и теневыми полосами, создаваемыми солнечными панелями.
С 2009 года INRA, IRSTEA и Sun’R работают над программой Sun’Agri. Первый прототип, установленный в поле с фиксированными панелями, был построен в 2009 году на площади 0,1 га в Монпелье. Другие прототипы с 1-осевыми мобильными панелями были построены в 2014 и 2017 годах. Целью этих исследований является управление микроклиматом, получаемым растениями, и производство электроэнергии путем оптимизации положения панелей. и изучение того, как излучение распределяется между культурами и солнечными панелями. Первая агроэлектрическая установка на открытом поле Sun’R была построена весной 2018 года в Трессерре в Восточных Пиренеях. Эта установка имеет мощность 2,2 МВт, установленную на 4,5 га виноградников. Она будет оценивать в больших масштабах и в реальных условиях производительность системы Sun’Agri на виноградниках.
В 2016 году компания Agrivolta специализировалась на агривольтаике. После первого прототипа, построенного в 2017 году в Экс-ан-Провансе, Agrivolta развернула свою систему на участке Национального исследовательского института садоводства (Астредхор) в Йере. Агривольта выиграла несколько наград за инновации. Агривольта представила свою технологию на выставке CES в Лас-Вегасе в 2018 году.
Германия
В 2011 году Институт Фраунгофера ISE начал изучать агровольтаику. Исследования продолжаются в рамках проекта APV-Resola, который начался в 2015 году и должен был закончиться в 2020 году. Первый прототип мощностью 194,4 кВтп должен был быть построен в 2016 году компанией Hilber Solar (сегодня AgroSolar Europe) на участке площадью 0,5 га, принадлежащем кооперативной ферме Hofgemeinschaft Heggelbach в Хердвангене. По состоянию на 2015 год фотоэлектрическая генерация электроэнергии в Германии по-прежнему нерентабельна без государственных субсидий FIT. По состоянию на 2021 год FIT для агровольтаических систем в Германии недоступны.
Индия
Проекты для изолированных участков изучаются в Университете Амити в Нойде, на севере Индии. Исследование, опубликованное в 2017 году, рассматривало потенциал агровольтаики для виноградников в Индии. Агровольтаическая система, изучаемая в этой статье, состоит из солнечных панелей, вставленных между культурами, чтобы ограничить затенение растений. В этом исследовании утверждается, что система может увеличить доход (не прибыль) индийских фермеров в одной конкретной области на 1500% (без учета инвестиционных затрат).
В декабре 2021 года Cochin International Airport Limited с агроэлектростанцией аэропорта, расширенной до 20 акров, стал крупнейшим в своем роде в стране.
Израиль
Исследовательский институт MIGAL Galilee (מרכז ידע גליל עליון) является лидером в области агровольтаики в Израиле. Институт создал центр знаний по агровольтаическим технологиям и две ежегодные конференции APV в Израиле. Конференция проводится в сотрудничестве со многими уважаемыми организациями из Израиля и со всего мира.
Помимо текущей деятельности, Министерство энергетики выделило финансирование для десятков пилотных проектов в области агровольтаики в Израиле для достижения целей конференции COP27, и MIGAL реализовал многие из этих пилотных проектов, тем более что Израиль является единственной страной, которая исследует и продвигает сферу агровольтаики на национальном уровне и при поддержке правительства.
Италия
В 2009 и 2011 годах над виноградниками были установлены агровольтаические системы с фиксированными панелями. Эксперименты показали небольшое снижение урожайности и поздние сборы.
В 2009 году итальянская компания REM TEC разработала двухосную систему слежения за солнцем. В 2011 и 2012 годах REM TEC построила несколько МВт открытых агроэлектростанций. Солнечные панели установлены на высоте 5 м над землей для работы сельскохозяйственной техники. Тень от покрытия фотоэлектрических панелей, как утверждается, составляет менее 15%, чтобы свести к минимуму ее влияние на урожай. Компания рекламирует себя как первая, кто предлагает «автоматизированные интегрированные системы затеняющих сеток в опорную конструкцию». REM TEC также разработала двухосную систему слежения за солнцем, интегрированную в тепличную конструкцию. Согласно веб-сайту компании, контроль положения солнечных панелей позволит оптимизировать микроклимат теплицы.
Совсем недавно Итальянское национальное агентство по новым технологиям, энергетике и устойчивому экономическому развитию (ENEA) запустило национальную сеть для устойчивых агроэлектрических систем в рамках миссии «Зеленая революция и экологический переход» Национального плана восстановления и устойчивости. Согласно исследованию, проведенному ENEA и Католическим университетом Святого Сердца, экономические и экологические показатели агроэлектрических систем аналогичны показателям наземных фотоэлектрических установок. Цель ENEA — увеличить установленную мощность на 30 ГВт. По мнению ENEA, 0,32% итальянских сельскохозяйственных полей должны быть покрыты фотоэлектрическими системами, чтобы достичь 50% целей национального энергетического плана.
Япония
Япония была первой страной, которая разработала агроэлектростанции открытого грунта, когда в 2004 году Акира Нагашима разработал разборную конструкцию, которую он испытал на нескольких культурах. Съемные конструкции позволяют фермерам снимать или перемещать объекты в зависимости от севооборота и своих потребностей. С тех пор было разработано несколько более крупных объектов с постоянными конструкциями и динамическими системами, а также мощностью в несколько МВт. Электростанция мощностью 35 МВт, установленная на 54 га, была введена в эксплуатацию в 2018 году. Она состоит из панелей, расположенных на высоте двух метров над землей в самой низкой точке, установленных на стальных сваях в бетонном фундаменте. Коэффициент затенения этой установки составляет более 50%, что выше 30%-ного затенения, которое обычно встречается в системах Нагашимы. Под панелями фермеры будут выращивать женьшень, ашитабу и кориандр в пластиковых туннелях; женьшень был выбран, потому что ему требуется глубокая форма. Ранее эта территория использовалась для выращивания газонов для полей для гольфа, но из-за того, что гольф стал менее популярным в Японии, сельскохозяйственные земли начали заброшены. Предложение о строительстве солнечной электростанции мощностью 480 МВт на острове Укудзима, часть которой будет агровольтаической, было выдвинуто в 2013 году. Строительство должно было начаться в 2019 году.
Чтобы получить разрешение на использование солнечных панелей для выращивания сельскохозяйственных культур, японское законодательство требует, чтобы фермеры сохраняли не менее 80% сельскохозяйственного производства. Фермеры должны убрать панели, если муниципалитет обнаружит, что они затеняют слишком много пахотных земель. В то же время японское правительство выделяет высокие субсидии, известные как FIT, на местное производство энергии, что позволяет землевладельцам, использующим довольно хлипкие и легкие системы, получать гораздо больше дохода от производства энергии, чем от сельского хозяйства.
Малайзия
В Малайзии Cypark Resources Berhad (Cypark), крупнейший в Малайзии разработчик проектов в области возобновляемой энергии, в 2014 году ввел в эксплуатацию первую в Малайзии сельскохозяйственную интегрированную фотоэлектрическую (AIPV) солнечную ферму в Куала-Перлисе. AIPV объединяет солнечную установку мощностью 1 МВт с сельскохозяйственной деятельностью на 5 акрах земли. AIPV производит, среди прочего, дыни, чили, огурцы, которые продаются на местном рынке.
Позднее Cypark построила еще четыре солнечные электростанции, интегрированные с сельскохозяйственной деятельностью: 6 МВт в Куала-Перлисе с разведением овец и коз, 425 кВт в Пенгкалан-Хулу с выращиванием местных овощей и 4 МВт в Джелебу и 11 МВт в Танах-Мерахе с разведением овец и коз.
Universiti Putra Malaysia, специализирующийся на агрономии, начал эксперименты в 2015 году на плантациях Orthosiphon stamineus, лекарственной травы, часто называемой на английском языке яванский чай. Это фиксированная конструкция, установленная на экспериментальной поверхности площадью около 0,4 га.
Южная Корея
Agrivoltaic — одно из решений, изучаемых для увеличения доли возобновляемых источников энергии в энергобалансе Кореи. Правительство Южной Кореи приняло План 3020 по энергетической политике, в котором поставлена цель к 2030 году обеспечить 20% поставок энергии на основе возобновляемых ресурсов по сравнению с 5% в 2017 году. В 2019 году была создана Korea Agrivoltaic Association для продвижения и развития агровольтаической промышленности Южной Кореи. SolarFarm.Ltd построила первую агровольтаическую электростанцию в Южной Корее в 2016 году и начала выращивать рис.
В Южной Корее очень мало сельскохозяйственных земель по сравнению с большинством стран. Национальные законы о зонировании, называемые правилами разделения, запрещают строительство солнечных электростанций вблизи дорог или жилых районов, но при этом солнечные электростанции должны быть установлены на непродуктивных горных склонах, где к ним трудно добраться и которые были разрушены во время штормов. В 2017 году правила разделения были пересмотрены, что позволило округам сформулировать свои собственные правила. С тех пор было установлено несколько агроэлектрических установок. Расширение фотоэлектрических установок по всей сельской местности вызвало ярость местных жителей и вызвало ряд протестов, поскольку панели считаются бельмом на глазу, и люди опасаются загрязнения токсичными материалами, используемыми в панелях, или опасности от «электромагнитных волн». Сопротивление недовольных местных жителей отрасли привело к бесчисленным судебным тяжбам по всей стране. Ким Чан-хан, исполнительный секретариат Корейской агроэлектрической ассоциации, утверждает, что проблемы в отрасли вызваны «фейковыми новостями».
Немецкий институт Фраунгофера в 2021 году заявил, что правительство Южной Кореи планирует построить 100 000 агроэлектрических систем на фермах в качестве пенсионного обеспечения фермеров.
Соединенные Штаты
SolAgra заинтересована в этой концепции в сотрудничестве с кафедрой агрономии Калифорнийского университета в Дэвисе. Первая электростанция на 0,4 га находится в стадии разработки. Площадь 2,8 га используется в качестве контроля. Изучаются несколько видов культур: люцерна, сорго, салат, шпинат, свекла, морковь, мангольд, редис, картофель, руккола, мята, репа, капуста, петрушка, кориандр, фасоль, горох, лук-шалот и горчица. Также изучаются проекты для изолированных участков. Университеты изучают эту концепцию: проект Biosphere 2 в Университете Аризоны, проект Школы сельского хозяйства Стокбриджа (Массачусетский университет в Амхерсте). В саду Jack’s Solar Garden в Колорадо выращивают овощи под массивом из 3200 солнечных панелей.
Дочерняя компания Shell Savion получила одобрение в 2024 году на свой проект солнечной электростанции Oak Run Solar площадью 6050 акров, стоимостью 1 млрд долларов и мощностью 800 МВт в округе Мэдисон, штат Огайо.
Вьетнам
Fraunhofer ISE развернула свою агривольтаическую систему на креветочной ферме, расположенной в провинции Бак Лиеу в дельте Меконга. По данным этого института, результаты пилотного проекта показывают, что потребление воды сократилось на 75%. Их система может предложить и другие преимущества, такие как затенение для рабочих, а также более низкая и стабильная температура воды для лучшего роста креветок.
Португалия
Португалия — страна с хорошими климатическими характеристиками для производства солнечной энергии в финансовом, производственном и экологическом плане. В представленном исследовании сделан вывод о том, что объединение сельского хозяйства с фотоэлектрическими системами может быть очень выгодным с точки зрения производства энергии и финансов. Несмотря на значительные первоначальные инвестиционные затраты, срок окупаемости не превышает 5 лет при использовании традиционных технологий.
Сделан вывод о том, что Agri-PV стоит больше, чем только PV или только сельскохозяйственное производство, что подтверждается коэффициентом эквивалентности земли (LER) выше 1. Когда объединение выгодно, значение LER выше 1, что показывает, с точки зрения производства, что урожайность увеличится.