Nachhaltige Landwirtschaft mit Agri-Photovoltaik

Agri-Photovoltaik bedeutet einfach ausgedrückt, dass auf derselben Fläche sowohl landwirtschaftliche Nutzpflanzen angebaut als auch Photovoltaikanlagen zur Stromerzeugung installiert werden. Dieses Modell wird in der modernen Landwirtschaft immer häufiger eingesetzt und gilt aufgrund seiner Vorteile bei der Verbesserung der Flächennutzungseffizienz und der Förderung der grünen Energieentwicklung als wichtiger Weg zur Modernisierung der Landwirtschaft.

Wichtige Parameter der Agri-Photovoltaik

Um Agri-Photovoltaik erfolgreich umzusetzen, müssen die folgenden Schlüsselfaktoren berücksichtigt werden:

1. Auswahl der Photovoltaikmodule: Photovoltaikmodule sind die zentralen Komponenten eines Solarstromerzeugungssystems. Unter Berücksichtigung der Leistung pro Einheit, der Umwandlungseffizienz, der Kosten, des technologischen Reifegrads und des Marktanteils wurde in diesem Projekt das bifaziale Doppelglasmonokristall-Silizium-Modul mit 550 Wp ausgewählt.

2. Auswahl des Wechselrichters: Photovoltaik-Wechselrichter haben erheblichen Einfluss auf die Stromerzeugung, die Anfangsinvestitionen, die Betriebskosten und die Stromqualität. Unter Berücksichtigung der Fortschrittlichkeit der Module, der Stromkosten pro Kilowattstunde, der internen Rendite des Projekts und der Standortbedingungen wählten wir den zentralen Wechselrichter EP-3125-HC mit einem Kapazitätsverhältnis von etwa 1,31.

3. Design der Photovoltaik-Anlage: Die Stromerzeugung eines Solarmodulfeldes hängt von der Intensität des einfallenden Lichts ab. Wenn das Licht senkrecht auf die Module trifft, wird die maximale Stromerzeugung erreicht, aber wenn sich der Einfallswinkel ändert, nimmt die Stromerzeugung deutlich ab. Solarnachführsysteme können die Module den ganzen Tag über im optimalen Winkel zur Sonne halten und so die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie maximieren.

Vorteile der Agri-Photovoltaik

1. Flächennutzungs-Vorteile: Das Konzept der Entwicklung integrierter Agri-Photovoltaik-Projekte bietet sich an, um landwirtschaftliche Flächen effizient zu nutzen, ohne dass die grundlegende landwirtschaftliche Nutzung beeinträchtigt wird. Durch den Erwerb von Nutzungsrechten an landwirtschaftlichen Flächen können Agrarwirtschaft und Photovoltaik-Stromerzeugung wissenschaftlich und effizient kombiniert werden, ohne dass die Nutzung der Flächen verändert wird.

2. Flächenauswahl für Agri-Photovoltaik-Projekte: Landwirtschaftliche Nutzflächen sollten maximal ungenutzte Gebiete wie brachliegende Hänge oder wenig produktive Flächen nutzen. Sollte es notwendig sein, Ackerland zu nutzen, sollte minderwertiges Ackerland bevorzugt werden, wobei technische Maßnahmen wie die Abtragung des Mutterbodens ergriffen werden, um Schäden an der landwirtschaftlich genutzten Fläche zu minimieren. Die Inanspruchnahme von hochwertigem Ackerland ist verboten.

3. Projektgenehmigung für Agri-Photovoltaik: Landwirtschaftliche Projekte und Photovoltaik-Stromerzeugungsprojekte sollten auf bereits genehmigten landwirtschaftlichen Flächen realisiert werden. Photovoltaik-Module können auf den Dächern landwirtschaftlicher Einrichtungen installiert werden, ohne die landwirtschaftliche Produktion zu beeinträchtigen oder zusätzlichen Flächenbedarf zu verursachen, und es wird keine Änderung der Flächennutzung erforderlich.

Anpassung der Stromerzeugung an den Strombedarf

In einem Agri-Photovoltaik-System muss die Leistung des Photovoltaiksystems mit dem gesamten Strombedarf der landwirtschaftlichen Einrichtungen (Bewässerung, Beleuchtung, Belüftung, Heizung und Überwachungssysteme) übereinstimmen und sollte mindestens 10 % Reserveleistung aufweisen. Dies stellt sicher, dass das Photovoltaiksystem den täglichen Strombedarf der landwirtschaftlichen Einrichtungen decken kann und gleichzeitig überschüssiger Strom für andere Zwecke verfügbar ist.

Auswahl geeigneter Pflanzen

In Photovoltaik-Gewächshäusern werden Pflanzen mit geringem Lichtbedarf wie Schattenpflanzen oder Pilze, die kein Licht benötigen, angebaut, um die Beeinträchtigung des Pflanzenwachstums durch die Beschattung durch die Solarmodule zu minimieren.

Bauprozess und Konstruktionsmerkmale

Vom Standort, über die Pflanzenauswahl, die Projektplanung, die Machbarkeitsstudie, die Vorplanung, die Konstruktionszeichnung bis hin zur endgültigen Projektdurchführung erfordert jeder Schritt des Bauprozesses von Agri-Photovoltaik-Projekten eine sorgfältige Planung und detaillierte Überlegungen. Zu den wichtigen Designaspekten gehört die Berücksichtigung der Auswirkungen von Photovoltaikanlagen auf die Pflanzen, das Verständnis der lokalen Klima- und Wachstumsbedingungen durch Standortbesichtigungen, die Einbeziehung von Agrarfachleuten zur Bestimmung geeigneter Pflanzen und die Berücksichtigung der Pflanzenverkaufskanäle sowie der möglichen nachteiligen Auswirkungen der Pflanzen auf die Photovoltaikanlagen.

Wirtschaftlichkeitsanalyse

Agri-Photovoltaik-Projekte können sowohl wirtschaftliche als auch ökologische Vorteile bringen. Für ein 1000-Hektar-Projekt mit einer installierten Kapazität von 20 Megawatt umfassen die Investitionen die Pacht der Flächen, die Baukosten der Gewächshäuser und die Baukosten der Photovoltaikanlage. Die Einnahmen stammen aus der jährlichen Stromerzeugung und den landwirtschaftlichen Erträgen aus den Gewächshäusern. Eine umfassende Analyse zeigt, dass dieses Projekt seine Investitionen in etwa 4,0 Jahren amortisieren kann, bei einer Rendite von 25 %. In ökologischer Hinsicht kann die Photovoltaik-Stromerzeugung die CO₂-Emissionen um etwa 12.000 Tonnen pro Jahr reduzieren und so zur Verbesserung der Umwelt und zur Bekämpfung der globalen Erwärmung beitragen.

Herausforderungen und Lösungen

Agri-Photovoltaik-Projekte können mit Herausforderungen wie hohen Anfangsinvestitionen, sinkenden Photovoltaik-Stromsubventionen, unsicheren Renditen und mangelndem Interesse von kommerziellen Unternehmen konfrontiert werden. Wenn jedoch genügend Marktgewinne für Landwirte und Unternehmen erzielt werden, können diese Probleme gelöst werden, und die Entwicklung der Agri-Photovoltaik wird nicht vollständig von der Unterstützung der Regierung abhängen.

Die Agri-Photovoltaik ist ein innovatives landwirtschaftliches Entwicklungsmodell, das nicht nur die Flächennutzungseffizienz verbessert, sondern auch die Entwicklung erneuerbarer Energien fördert. Allerdings ist die Entwicklung der Agri-Photovoltaik nicht frei von Herausforderungen. Solange Landwirte und Unternehmen ausreichende Markterträge erzielen können, kann die Agri-Photovoltaik eine nachhaltige Entwicklung erreichen.