Badania przeprowadzone na Oregon State University wskazują, że instalacja paneli fotowoltaicznych na polach uprawnych zwiększa znacząco ich wydajność. Według wyliczeń naukowców pokrycie nimi 1 procenta pól uprawnych na planecie powinno wystarczyć, by energią elektryczną zasilić całą ludzkość. Ich zdaniem „agrowoltaika” może znacząco wzmocnić sektor energii odnawialnej.

Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie „Scientific Reports„, wydawanym przez grupę Nature Research.

Autorzy artykułu podkreślają, że choć na wydajność fotowoltaiki wpływa przede wszystkim nasłonecznienie (które zależy od położenia geograficznego), to ważnym czynnikiem pozostaje także temperatura paneli, związana z panującym wokół urządzeń mikroklimatem. Mikroklimat ten to wypadkowa czterech zmiennych: nasłonecznienia, temperatury powietrza, prędkości wiatru i wilgotność.

Chcąc odpowiedzieć na pytanie, jaki mikroklimat jest najbardziej korzystny dla wydajności fotowoltaiki, badacze doszli do wniosku, że jest to sąsiedztwo pól uprawnych. Symbiozę rolnictwa i wytwarzania energii elektrycznej określili mianem „agrowoltaiki” (ang. agrivoltaic). Badanie opierało się na pomiarach paneli fotowoltaicznych zainstalowanych w amerykańskim stanie Oregon, charakteryzującym się klimatem umiarkowanym. Następnie wyniki odniesiono do danych pochodzących ze zdjęć satelitarnych całego globu.

Zmienna efektywność fotowoltaiki

„Nasze wyniki wskazują, że energetyka słoneczna i rolnictwo mają ogromny potencjał do współpracy w celu zapewnienia niezawodnej energii” – powiedział prof. Chad Higgins, współautor badań. „Okazuje się, że 8 tys. lat temu rolnicy znaleźli najlepsze miejsca do pozyskiwania energii słonecznej na Ziemi.”

Z obserwacji naukowców wynika, że wydajność paneli spada, gdy dochodzi do zbytniego ich nagrzania – a to dzieje się znacznie wolniej, gdy otoczone są one roślinami. Korzystne dla wydajności urządzeń okazały się również warunki sprzyjające uprawom, jeśli chodzi o wilgotność powietrza, występowania wiatru i nasłonecznienie.

Na podstawie globalnych map klimatu – powstałych w oparciu o zdjęcia satelitarne – badacze podjęli się klasyfikacji terenów od najbardziej sprzyjających fotowoltaice (pola uprawne) do najbardziej niekorzystnych (pokrycie terenu śniegiem i lodem). Naukowcy podkreślają, że panele usytuowane wśród roślin uprawnych charakteryzują się większą wydajnością od tych, które znajdują się m.in. w przestrzeni miejskiej, nieużytkach i pustyniach – stanowiących popularne dziś lokalizacje dla fotowoltaiki.

Z obliczeń Amerykanów wynika, że gdyby panelami słonecznymi pokryć ok. 1 proc. wykorzystywanych dziś pól uprawnych, produkowana przez nie energia wystarczyłaby do pokrycia zapotrzebowania całej ludzkości.

Zaznaczają ponadto, że – jak wynika z badań opublikowanych wcześniej – instalacja paneli fotowoltaicznych nie zawsze musiałaby się wiązać z utratą części plonów. Niektóre gatunki roślin – które wolą miejsca bardziej zacienione i wilgotne – mogłyby skorzystać na sąsiedztwie urządzeń.

Źródła: Scientific Reports, Oregon State Universtity, PLOS ONE

Zdjęcie: Shutterstock/Radomir Rezny