Alcune idee innovative sembrano emergere da un giorno all'altro, mentre altri si radicano più lentamente e aspettano che prosperino le giuste condizioni.
Agrovoltaics è un sistema in cui pannelli solari e colture alimentari coesistono sullo stesso terreno e appartiene a quest'ultima categoria.
I fondatori dell'Istituto Fraunhofer per i sistemi di energia solare, Adolf Goetzberger e Armin Zastrow, hanno aperto la strada a questo concetto nel 1981.
A quel tempo, la generazione di energia fotovoltaica era costosa e i computer erano rari, pertanto, studiavano le equazioni del sistema a duplice uso sulla calcolatrice tascabile programmabile e pubblicavano un documento intitolato Kartoffeln unterm Kollektor (patata sotto il pannello). .
Adolf Gotsberg in seguito ha sottolineato che questa è una ragione molto facile da accettare, perché la patata cresce meglio sotto una piccola ombra.
Trentacinque anni dopo, il mondo sembra aver preparato le loro idee.
Dal 2010, il prezzo dei pannelli solari è crollato di oltre il 50% e molti agricoltori hanno trovato più redditizio coltivare colture sotto enormi pannelli solari.
Per ogni agricoltore, questo cambiamento è economicamente significativo, tuttavia ha gradualmente instaurato un gioco che potrebbe minare la sicurezza alimentare globale.
Agrovoltaics è una via d'uscita dai guai, cioè se può soddisfare l'avidità del mondo per cibo ed energia, c'è una domanda chiave: gli agricoltori possono ottenere la stessa produzione di cibo con i pannelli solari?
Sempre più ricerche dimostrano che possono.
Troppe ombre possono danneggiare le colture, troppo poco può danneggiare la produzione di energia.La corretta spaziatura tra i pannelli solari e l'inclinazione della matrice è la chiave per ottenere la giusta combinazione di elettricità e produzione di colture.
Nel 2010, Christian Dupraz e i suoi colleghi dell'Istituto nazionale dell'agricoltura francese hanno fondato la prima fattoria di ricerca agricola vicino a Montpellier.
Hanno piantato due raccolti in abbondanza di luce solare, mentre le altre colture hanno utilizzato matrici fotovoltaiche a densità standard, che hanno prodotto la maggior quantità di elettricità, mentre il terzo raccolto è cresciuto sotto una matrice di densità, che ha consentito più luce. Attraverso i pannelli solari.
Alla fine delle tre stagioni di crescita, le colture coltivate in pannelli a densità piena hanno perso quasi il 50% della produttività, il che non è particolarmente sorprendente. Vale la pena notare che le piante sotto le lastre e le piante a semidensità sono esposte alla piena luce del sole Per quanto produttivo, ancora di più.
La ricercatrice Hélène Marrou ha spiegato che la lattuga è adattata alla luce bassa aumentando le dimensioni delle foglie e ha scritto in un articolo del 2013 che in un mondo di riscaldamento l'approvvigionamento idrico potrebbe essere insufficiente e le piante ombra sotto i pannelli solari possono essere ridotte. Domanda d'acqua
"In questo esperimento abbiamo dimostrato che l'utilizzo del PVP (sistema di generazione di energia fotovoltaica) per coprire colture orticole irrigue può far risparmiare dal 14% al 29% di acqua evaporata, a seconda del livello di ombra prodotta e della coltura delle colture.
Sulla base dei risultati dello studio francese, il ricercatore tedesco Adolf Goetzberger dell'Istituto Fraunhofer ha ufficialmente iniziato a discutere la fattibilità delle operazioni agricole su larga scala.
Su un terzo dei terreni agricoli vicino al Lago di Costanza in Germania, hanno installato 720 pannelli solari a doppia faccia, il che significa che possono catturare la luce dall'alto e dal basso.
In Francia, le loro installazioni a pannelli sono alte sopra il terreno, consentendo alla maggior parte della luce del giorno di raggiungere le colture e spostare verso il basso la gamma di attrezzature agricole di grandi dimensioni.
Settembre 2016, i ricercatori testeranno impianto solare connesso alla rete, e la messa a dimora di Grano invernale, sedano, patate e trifoglio nella matrice. Dopo il primo anno, la produzione alimentare e il cibo e la potenza elettrica di due metri quadrati per il raccolto 60% in più.
Rispetto al trifoglio che cresce al sole, il trifoglio è il migliore, la produttività è solo del 5% circa inferiore Rispetto al diagramma di prova senza pannelli solari, la resa di patate, grano e sedano è ridotta di circa il 19%.
Benedikt Klotz, un assistente studentesco dell'Istituto Fraunhofer, ha spiegato: "La generazione di energia complessiva supera di gran lunga le perdite agricole".
Questi pannelli forniscono energia sufficiente per alimentare 62 case l'anno e Klotz ha affermato che l'obiettivo è quello di migliorare questo obiettivo in futuro.Lo studio pilota è pianificato per tre anni.
"In definitiva, speriamo di guidare l'APV (agrophotovoltaics) nella fase di preparazione del settore per la costruzione su larga scala."
Supponiamo che tutta la lattuga coltivata negli Stati Uniti sia convertita in un sistema fotovoltaico agricolo, che potrebbe raddoppiare la capacità totale installata del paese.
Quanto è grande? Questo è un problema risolto da alcune recenti ricerche di modelli.
Ad esempio, Joshua Pearce, un ingegnere della Technical University del Michigan, si chiedeva cosa sarebbe successo se un pannello solare fosse stato installato in una fattoria di viti in India.
Tenendo conto della tolleranza all'ombra delle uve, lui ei suoi colleghi hanno creato un modello informatico di economia tecnica, inserendo numeri e constatando che il valore economico delle aziende vinicole indiane può essere aumentato di oltre 15 volte rispetto all'agricoltura tradizionale e che i rendimenti delle uve non sono diminuiti. Questo duplice uso si verifica in India, quindi la generazione di energia potrebbe essere sufficiente per alimentare 15 milioni di persone.
Pearce e colleghi hanno anche studiato la coltivazione della lattuga negli Stati Uniti e si presume che, se tutta la produzione di lattuga negli Stati Uniti sarà convertita in un sistema agricolo, la produzione di energia fotovoltaica possa aumentare da 40 a 70 gigawatt.
Da questa prospettiva, questa cifra è quasi il doppio della capacità installata dell'intera generazione di energia fotovoltaica negli Stati Uniti alla fine del 2017.