agrarszektor.hu • 2024. december 11. 13:31
Az agrofotovoltaikus (APV) rendszerek olyan megoldások, ahol a földterületen mezőgazdasági tevékenységet és napelemek segítségével villamosenergia-termelést együttesen végeznek. Több kutatócsoport is foglalkozott és foglalkozik ma is a témával. Folyamatosan vizsgálják az egyes kultúrák termelékenységét ebben a különleges mezőgazdasági és elektromos áramtermelő kombinációban.
Elsőként Goetzberger és Zastrow már 1981-ben javasolta tanulmányában, hogy át kellene térni a kettős földhasználatra. Majd sok idő elteltével 2004-ben kapott új erőre Japánban Akira Nagashima ösztönzésére. A technológia mára a világ különböző országaiban jelent meg, többek között Kínában, Indiában, Malajziában és Chilében is, emellett számos európai országban is. 2017-ben Vietnamban a Fraunhofer Institute ISE kísérleti agrofotovoltaikus rendszert telepített a Mekong-delta garnélafarmon. A kutatóintézet több évtizede vizsgálja a szántóföldi növények, zöldségfélék és gyümölcsök reakcióját a panelek alatti klímára.
A napelemek elhelyezkedésének több módja lehetséges, léteznek földre telepített rendszerek a panelsorok közötti gazdálkodással, lábakon álló panelek alatti mezőgazdasági termelés és üvegházakra szerelt megoldások is. A kutatók egyetértenek abban, hogy a kettős földhasználat több kérdésre is választ ad: lehetővé teszi a hatékonyabb termőföldhasználatot, illetve egyben segíti az energia- és élelmiszerterelést.
Bár számos országban kulcsfontosságúak az ipari méretű napelemparkok, a kettős hasznosításra kevés példa akad. A megoldás az energia- és az élelmiszer egyidejű termelésén túl más lehetőséggel is bír az ökoszisztéma szempontjából. Erre példa az USA-ban számos helyen már létrehozott beporzóbarát napelempark. Ezeken a kaszálás helyett helyi őshonos növények elvetésével teremtették meg a biológiai sokféleséget és ezzel is segítették a helyi méhészek munkáját. 2008-ban az USA Földtani Intézete egy ötéves kutatás során a napelemek alatti növényzet hatását vizsgálta, az őshonos növényzet jobb eredményeket mutatott a víz beszivárgását illetően. Közel másfél méterig nyúlik le ugyanis a gyökérzetük, míg a fűfélék alig 14 centiméteres gyökérzettel rendelkeznek. A technológia alkalmazása számos előnnyel bír a növények számára is, mivel a napelemek alatt módosult mikroklíma jön létre; védelmet nyújt a túlzott napsugárzás, a jégeső ellen is, de elősegíti a hatékonyabb vízhasználatot, stabilizálja a terméshozamot is.
Laub és munkatársai (2022) egy átfogó adatelemzés során arra világítottak rá, hogy a gyümölcsfélék terméshozama 14%-kal nőhet 30%-os árnyékban, az árnyékolatlan referencia termőterületekhez képest. Egyes zöldségfélék sem reagáltak érzékenyen az árnyékolásra. Nem találtak szignifikáns különbséget az egyes árnyékolók között, lehetett az PV panel vagy háló. Egyes növényeknél (pl. kukorica, hüvelyesek) azonban terméscsökkenést figyeltek meg. A második földhasználati tevékenységből, azaz az energiatermelésből származó bevétel ugyanakkor sok esetben nagyobb gazdasági jelentőségű lehet, így a rendszer teljes gazdasági teljesítménye mindenképp jobban kiaknázható.
Sok múlik a PV modulok távolságán, tájolásán, a támasztékok magasságán is. A rendszer alatti termesztéshez az erősen árnyéktűrő növények, például leveles zöldségfélék (pl. saláta), szántóföldi takarmányfajták (fű/lóhere keverék), gyümölcsfélék, és egyes speciálisabb növények, mint például a medvehagyma, spárga, komló különösen alkalmasnak tűnnek az eddigi ismeretek alapján. Természetesen agrofotovoltaikus rendszerek az állattenyésztés vonatkozásában is megvalósíthatók. Franciaországban az INRAE végzett kutatásokat a napelem alatti takarmánytermeléssel kapcsolatban, elsődlegesen a fűfélékre koncentráltak.
A panelek alatt 3-4°C-kal csökkent a talaj hőmérséklete, ráadásul 11%-kal nőtt a talaj páratartalma, végül az elemzések azt mutatták, hogy a takarmány minősége javult a táblák alatt: gazdagabb volt nitrogénben és ásványi anyagokban, így jobban emészthetőek voltak az állatok számára, különösen nyáron.
Az „Ember” agytröszt augusztus 29-én közzétett jelentésében megvizsgálta az agroPV potenciált Kelet-Közép-Európa négy kiválasztott országában, Csehországban, Magyarországon, Lengyelországban és Szlovákiában. Az elemzésük szerint e négy ország összesen 180 GW APV-t tudna telepíteni, annak révén pedig Közép-Európa éves megújuló villamosenergia-termelése csaknem háromszorosára nőne, 73 TWh-ról 191 TWh-ra, ez több, mint Lengyelország 2022. évi teljes villamosenergia-fogyasztása. Ennek a mennyiségnek mindössze 9%-a fedezné a mezőgazdaság és az élelmiszer-feldolgozás teljes villamosenergia-szükségletét. Ebből az is következik, hogy az így telepített rendszerek jelentősen hozzájárulnának a felülvizsgált Nemzeti Energia- és Klímatervben meghatározott 2030-as napenergiakapacitás-célokhoz.
Fontos megjegyezni, hogy az APV projektek beruházási költsége magasabb, mint a hagyományos, földre szerelt napelem rendszereknek, különösen, ami a rögzítést illeti. A költségeket jelentősen befolyásolja az a tény is, hogy milyen mezőgazdasági tevékenységet folytatnak alatta vagy közötte. Az élettartamra vonatkoztatott fajlagos energiaköltség (LCoE) húsz éves periódusra vonatkozó becslése azt mutatja, hogy a 2,1–4 méteres hasmagasságú felső agrofotovoltaikus rendszerek esetében ezek akár 40%-kal is magasabbak lehetnek technológiától függően, mint a földre szerelt társaik esetében, a térközökben elhelyezett paneleknél ez elérheti a 11%-ot is.
Jogszabályváltoztatásra volt szükség, hiszen a gazdálkodók, ha napelemet szerettek volna telepíteni, kötelesek voltak földterületüket ipari vagy kereskedelmi használatra átalakítani.
Ezzel a lépéssel ugyanakkor elveszítették a Közös Agrárpolitika mezőgazdasági támogatásait. Az „agytröszt” által vizsgált országok közül Csehországban a közelmúltban bevezették az agroPV-törvényt, Magyarországon pedig 2021. évi LX. törvény egészítette ki a termőföld védelméről szóló 2007. évi CXXIX. törvényt, azzal, hogy nem minősül a termőföld más célú hasznosításának, ha a termőföldön agrofotovoltaikus rendszert üzemeltetnek, ha az nem akadályozza az alatta fekvő terület termőföldként történő hasznosítását. Több országban azonban továbbra is hiányoznak a megfelelő szabályozási keretek.
Miben tudnak még hatékonyan segíteni a PV rendszerek?
A Nemzeti Energia- és Klímaterv 2023. évi felülvizsgált változatában a korábbi célként meghatározott, 2030-ig elérendő 6 GW-nyi megújuló energia kapacitást közel 12 GW-ra növelte. 2024. október 1‑jei adatok szerint a teljes PV teljesítőképesség megközelítette a 7000 MW-ot, ennek több mint 60%‑a volt ipari célú felhasználás.
Azokban az országokban ahol az agroPV jogszabályi kereteit már rendezték, számos APV projekt valósult meg. Németországban, Franciaországban, Olaszországban és Hollandiában a szabályozás lehetővé teszi a föld megosztott mezőgazdasági és villamosenergia-termelési célú felhasználását a támogatások elvesztése nélkül. Hollandiában 2023-ban megkezdődött Európa legnagyobb beruházása, amelynek köszönhetően nem kevesebb mint 24206 napelem alatt valósítanak meg bogyósgyümölcs-termesztést, elsősorban málnát, de mellette szeder, ribiszke és spárga is lesz a gazdaságban. A termesztés mellett a napelemek 2810 háztartás számára elegendő zöldenergiát fognak termelni. Mivel minden gyümölcsféléhez más és más agroPV alkalmazása szükséges, ezért a GroenLeven vállalat a Wageningeni Egyetemmel (WUR) közösen kutatásokat végezett arról, hogy az egyes fajok milyen kombinációban termeszthetőek optimálisan.
Az APV alatti málnatermesztés során végzett mérések alapján azt tapasztalták, hogy a hagyományos árnyékolás helyett használt panelek még a középső szélességi fokon (~51°É) is csupán csekély mértékben, 5%-ban befolyásolták a termést.
További optimalizálási lehetőség a korábbi ültetési idő választása, így a növény a szezon legnapfényesebb időszakában fejlődhet. Fontos továbbá a rendszer megfelelő beállítása az adott növényekhez mérten, mely a panelek átlátszóságának növelésével, valamint a sorok közötti távolság bővítésével lehetséges. Franciaországban a szőlőültetvény feletti PV rendszernél azt tapasztalták, hogy a megváltozott mikroklíma csökkentette az öntözési igényeket és növelte a szőlő növekedését. Emellett 20%-os szőlőtömeg-növekedésről, 13%-os antocianin-növekedésről, illetve 15%-os savtartalom‑növekedésről számoltak be. Az ültetvényen a növény igényeihez szabott algoritmusokkal vezérelve a panelek a szőlő napfény- vagy árnyékigényétől függően mozgathatóak.
Ugyan Európa‑szerte több, mint 200 agrofotovoltaikus projektet már megvalósítottak, szerepük még mindig marginálisnak mondható. Az Európai Bizottság 2023-as jelentése szerint az EU mezőgazdasági hasznosítású területeinek 1,06%-ának APV rendszerekkel való lefedése 1000 GW kapacitást eredményezne. Összehasonlításképpen: az EU napenergia-stratégiája 2030-ra 590 GW teljes napelem-kapacitást céloz meg. Az eddigi tapasztalatok alapján kijelenthető, hogy az APV rendszerekben olyan kiaknázatlan lehetőség rejlik, amit vétek elhanyagolni.
Cikk szerzője: Németh Szilvia Klára, az OTP Bank Agrár üzletpolitikai és innovációs tanácsadója