Η χρήση γης για ηλιακές συστοιχίες ή γεωργικές καλλιέργειες συχνά απεικονίζεται ως παιχνίδι μηδενικού αθροίσματος. Στην πραγματικότητα δε χρειάζεται να είναι. Τα "Αγροβολταϊκά" είναι ο τεχνικός όρος για τη χρήση γης τόσο για ηλιακή ενέργεια, όσο και για καλλιέργειες ταυτόχρονα, με τα πάντα -από μανιτάρια μέχρι μπρόκολο- να αναπτύσσονται κάτω από συστοιχίες.
Αυτό έχει αποδειχθεί ευεργετικό για τους αγρότες, σε ορισμένες περιπτώσεις αυξάνοντας τις αποδόσεις, μειώνοντας τη χρήση νερού και προσθέτοντας μια άλλη ροή εισοδήματος από την παραγωγή ενέργειας. Και, όπως αποδεικνύεται, ωφελεί και τα ηλιακά πάνελ, βελτιώνοντας την απόδοση και τη μακροζωία τους, διατηρώντας τα πιο δροσερά.
Τα αγροβολταϊκά συμβάλλουν στην επίτευξη πολλών στόχων, εξηγεί ο Μαξ Ζανγκ, καθηγητής μηχανολογίας στο Πανεπιστήμιο Κορνέλ και επικεφαλής συγγραφέας μιας μελέτης που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Applied Energy σχετικά με αυτά τα οφέλη των ηλιακών συλλεκτών.
"Έχουμε επιτακτική ανάγκη να αναπτύξουμε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας όσο περισσότερο μπορούμε, για να καταπολεμήσουμε τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής, αλλά ταυτόχρονα, υπάρχει επίσης μια σημαντική ανάγκη να διατηρήσουμε τη γεωργική γη για επισιτιστική ασφάλεια", λέει. "Είναι μια πρόκληση. Μπορεί να είναι εύκολο να εστιάσουμε στο ότι οι καλλιέργειες και τα πάνελ ανταγωνίζονται για την ηλιακή ακτινοβολία, αλλά είναι σημαντικό να δούμε και τα οφέλη".
Για την εν λόγω μελέτη οι ερευνητές εξέτασαν διαφορετικά δεδομένα θερμοκρασίας επιφάνειας από ηλιακά αγροκτήματα. Είναι "καλά αναγνωρισμένο", λέει ο Ζανγκ, ότι οι υψηλότερες θερμοκρασίες μπορούν να μειώσουν τη διάρκεια ζωής και την απόδοση των ηλιακών συλλεκτών, επομένως αυτό είναι κάτι που παρακολουθεί η βιομηχανία. Τα ηλιακά πάνελ τοποθετημένα τέσσερα μέτρα πάνω από μια καλλιέργεια σόγιας συνδέθηκαν με μειώσεις θερμοκρασίας έως και 10 βαθμούς Κελσίου, διαπίστωσε η μελέτη, σε σύγκριση με ηλιακούς συλλέκτες που τοποθετήθηκαν μισό μέτρο πάνω από το γυμνό έδαφος.
Η μείωση της θερμοκρασίας οφείλεται σε μερικούς λόγους. Ένας έχει να κάνει με την «εξατμισοδιαπνοή», όταν το νερό εξατμίζεται από τις καλλιέργειες ή το έδαφος στον αέρα. Αυτή η διαδικασία αφαιρεί τη θερμότητα, οπότε, όταν οι καλλιέργειες αναπτύσσονται κάτω από ένα ηλιακό πάνελ, η ίδια η πράξη του νερού που εξατμίζεται από αυτά, μειώνει τις θερμοκρασίες.
Ένας άλλος παράγοντας είναι η αντανάκλαση. Οι καλλιέργειες μπορεί να είναι πιο αντανακλαστικές από το έδαφος, επομένως, ενώ το έδαφος μπορεί να κρατήσει τη θερμότητα και στη συνέχεια να την εκπέμπει, οι καλλιέργειες δεν μετατρέπουν τόση ηλιακή ακτινοβολία σε θερμότητα.
Τέλος, υπάρχει ένα όφελος από τον τρόπο εγκατάστασης των ηλιακών συλλεκτών. Όταν λειτουργούν πάνω από την καλλιέργεια, τα πάνελ πρέπει να τοποθετούνται ψηλότερα, γεγονός που επιτρέπει επίσης στον αέρα να περνάει πιο εύκολα, αερίζοντας ουσιαστικά τα πάνελ.
Είναι μια ενδιαφέρουσα εποχή για την ηλιακή βιομηχανία, σημειώνει ο Ζανγκ. Στα αρχικά του στάδια, "ο σχεδιασμός ήταν σχετικά απλός: Θέλετε να μεγιστοποιήσετε την παραγωγή ενέργειας μόνο, για μια δεδομένη έκταση γης". Αλλά καθώς η βιομηχανία κινείται σε μεγαλύτερη κλίμακα, οι παίκτες της, μαζί με τις ρυθμιστικές αρχές και τις κοινότητες στις οποίες βρίσκονται οι φάρμες, εξετάζουν πολλαπλούς στόχους για αυτές τις συστοιχίες: "Όχι μόνο την παραγωγή ενέργειας, αλλά πώς να γίνει περισσότερο φιλική προς το οικοσύστημα, πιο φιλική προς το περιβάλλον και πιο φιλική προς την κοινότητα".
Αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε να βελτιώσει τη δεκτικότητα των κοινοτήτων για την ένταξη ηλιακών πάρκων στην περιοχή τους. Θα μπορούσε επίσης να αλλάξει τον σχεδιασμό των ηλιακών πάρκων. "Δέκα χρόνια από τώρα, τα ηλιακά πάρκα θα είναι αρκετά διαφορετικά από ό,τι είναι σήμερα", εκτιμά ο Ζανγκ.
Υπάρχουν πολλά περισσότερα ερωτήματα που πρέπει να απαντηθούν σχετικά με τη σχέση μεταξύ της ηλιακής ενέργειας και των καλλιεργειών (το πώς να φυτέψετε, να μεγαλώσετε και να συγκομίσετε πιο αποτελεσματικά αυτές τις καλλιέργειες κάτω από τα πάνελ είναι σημαντικό). Αυτή η έρευνα είναι μόνο η αρχή, λέει ο Ζανγκ, και αποτελεί μέρος, ελπίζει, "μιας πιο ολιστικής προσέγγισης σκέψης, για να εξετάσουμε πιο ολοκληρωμένα τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των καλλιεργειών και των πάνελ".
Δεν θα είναι εύκολο να εξισορροπηθούν οι ανάγκες τόσο της γεωργίας, όσο και της ηλιακής ενέργειας, αλλά "με τον καιρό", λέει, "θα δούμε τη θετική πλευρά της δημιουργίας ηλιακών πάρκων που θα μπορούν να εξυπηρετήσουν και τα δύο".
