Revoluční obrat: fotovoltaika nezabírá, ale podporuje zemědělskou půdu

Častým názorem proti dalšímu rozvoji pozemních slunečních elektráren v Česku je zbytečný zábor zemědělské a jinak využitelné půdy řadami fotovoltaických panelů. Váš koncept agrivoltaiky nicméně ve svém názvu přímo kombinuje zemědělství a fotovoltaiku. O co jde? 

Pokud chceme splnit klimatické cíle, rapidní rozvoj obnovitelných zdrojů je nevyhnutelný a  velkou část z nich bude tvořit právě fotovoltaika. Celková plocha střech, brownfieldy a znehodnocená či jinak nevyužitelná půda bohužel jednoduše nedostačuje. Ani v budoucích letech se proto nevyhneme využití zemědělské půdy pro produkci zelené elektřiny. A právě náš koncept agrivoltaiky umožní jednu půdu smysluplně využít hned dvakrát – zemědělskou činností a produkcí obnovitelné elektřiny. Dokonce i kritici uznávají výhody dvojitého využití půdy. Velmi pozitivní odpověď máme od zemědělců, a dokonce už z jejich strany máme hned několik poptávek. Z reakcí některých zemědělců máme dokonce pocit, že na takové řešení již dlouho čekali. 

Co přesně si pod agrivoltaikou  představit? 

Název v angličtině kombinuje slova agrivoltaics (zemědělství) a photovoltaics (sluneční elektrárna). Agrivoltaika je tedy kombinací zemědělského využití půdy a výroby energie. A s našimi Next2Sun systémy oboustranných vertikálních solárních panelů, které jsou orientovány východo-západně, dokážeme dosáhnout méně než 1% záboru celkové plochy pozemku. Naprostá většina plochy tak zůstává volná pro jiné využití - typicky zemědělství.

Takže mezi panely můžu bez problému chovat hospodářská zvířata nebo jezdit traktorem? 

Podle zamýšleného využití půdy je vzdálenost mezi řadami panelů 8-12 metrů. Je však možná i vzdálenost 15 metrů v závislosti na plánované šířce zemědělských souprav. Určitě je tedy možné chovat dobytek nebo jiná hospodářská zvířata či kultivovat půdu traktorem. Typickými příklady využití jsou klasické zemědělství, biozemědělství, chov hospodářských zvířat, pastviny, ale také obnova původní flory a fauny a vznik útočiště pro hmyz či produkce medu. Možností využití půdy je tak celá řada. Například výsadba ovocných stromů ale kvůli stínění panelů nedává smysl. 

Jde o zařízení pod napětím. Jak zajistíte bezpečí zemědělců, zvířat či elektrárny samotné – například ochranu před odskakujícími kameny při kultivaci půdy? 

Stejně jako všechny fotovoltaické elektrárny také náš Next2Sun koncept je elektrický systém. A fotovoltaické elektrárny obecně jsou velmi bezpečná zařízení. Abychom ale neviděli děti hrající si přímo v elektrárně, jsou nutné ploty okolo instalací. Zatím navíc neevidujeme žádné případy poškození panelů kameny. Samozřejmě, vždy je zde určité riziko, že malé odskakující kameny při kultivaci půdy poničí články. Toto riziko však není o nic vyšší v porovnání s klasickými fotovoltaickými parky, kde je křovinořezy tráva sečena několikrát do roka. 

Tvrdíte, že váš koncept kolmých řad fotovoltaických panelů zabere méně než 1 % celkové plochy pozemku. Jaké využití máte pro půdu v těsné blízkosti a pod konstrukcí panelů? 

Máte pravdu, pruhy přímo pod panely jednoduše nejsou pro farmaření využitelné. I tak jim však farmáři mohou dát hodnotu. Klíčovým slovem je  zde „biodiverzita“. Ochrana přírody a rozmanitost druhů se stávají stále důležitějšími nejen v biozemědělství, ale také v klasickém zemědělství. Představte si například pruhy divokých květin pro včely nebo vrstvy kamení pro obojživelníky či dokonce rozložení mrtvých dřevin jako útočiště pro vzácné druhy. Právě tyto pruhy se tak mohou stát významným prvkem současného moderního zemědělství.

V kombinaci se zařízením na akumulaci energie, například stacionární baterií, si dokážu představit vznik energeticky aktivních farem fungujících v ostrovním režimu více či méně nezávislém na síti. Kde všude lze váš koncept uplatnit? 

S dostatečně velkou baterií si dokáži představit jejich fungování v režimu nezávislém na síti. Jde však spíše o otázku velikosti baterie než výrobního systému a doporučuji se obrátit spíše na experty na akumulaci. I bez bateriového systému je však rozsah našich systémů vhodný pro řadu farmářských aktivit - typicky produkci mléka. Možností je zkrátka celá řada a pojícím prvkem je, že solární energie může být využita přímo v místě její produkce. Dále si lze představit kombinaci Next2Sun systému s klasickou jižně orientovanou fotovoltaickou farmou. Během slunečních dní tak může být produkce solární energie takřka dokonalá. 

Váš koncept elektrárny jsou vlastně kolmé řady oboustranných panelů připomínající ploty vymezující hranice zatravněných pozemků. Oproti tradičním šikmo orientovaným panelům tak nejvíce energie vyrábějí ráno a večer. Intenzita slunečního záření je nicméně v této době nižší než přes den a elektrárna tak pravděpodobně vyrobí méně energie oproti těm tradičním. Vyplatí se to vůbec? 

Díky využití oboustranných modulů můžeme využít také světlo odražené od země - dokonce i na stranách panelů odvrácených od slunce.  To vše dohromady zajistí 10-15% vyšší účinnost v porovnání s klasickými jednostrannými panely. Navíc, nejvíce energie produkujeme ráno a večer - tedy v době zvýšené poptávky po energii, kdy je její cena na trhu vyšší. Tento efekt přidává až dalších pomyslných 10 %. Jinak řečeno - na instalovanou jednotku výkonu dokážeme více než klasické systémy. Na druhou stranu, povahou Next2Sun systému jsme na hektar země schopni instalovat méně fotovoltaických modulů. Pro porovnání - klasická jižně orientovaná sluneční elektrárna má výkon zhruba 1 megawatt na hektar. Náš Next2Sun koncept pak zhruba 0,35 megawatt na hektar. Závisí tedy na úhlu pohledu. Obecně se agrivoltaika vyplatí. A zásadní otázkou zůstává, zda a jak využijete půdu mezi panely. 

V Německu existuje také podobný projekt od Fraunhofer ISE, který využívá poloprůsvitné panely přímo na zemědělskou půdou. Můžete srovnat vaše a jejich řešení? 

My ale používáme také polopropustné moduly. Oba systémy jsou agrivoltaické systémy, ale nelze je jednoduše porovnávat. Myslím si, že je otázkou vkusu, který systém farmáři nakonec zvolí. Myslím si, že pro rostliny vyšší než 2 metry má ISE systém výhodu. Naše výhody jsou pak méně oceli nutné pro výstavbu konstrukce, jednodušší výstavba a údržba a vyšší výkon. Jak jsem navíc již zmínil, náš systém dokáže nabídnout i finančně atraktivnější křivku s nejvyšším výkonem v ranních a večerních hodinách.

Jaká je ekonomika a návratnost této investice? 

To závisí projekt od projektu. Ekonomika je srovnatelná s klasickými fotovoltaickými projekty. U nás platí vztah „více výkonu, ale větší investice“. A odpoveď na Vaši otázku skutečně závisí na způsobu využití země mezi panely. To může celkový projekt udělat ekonomicky vysoce atraktivní. Návratnost investice bohužel nemohu vyčíslit bez konkrétních dat o projektu. 

Je váš koncept hudbou budoucnosti, nebo již máte realizované investice? Co vás čeká v roce 2019? 

V roce 2015 jsme spustili dvě pilotní instalace. Sesbíraná data a výsledky našich kalkulací nás motivovaly k dalšímu rozvoji. V roce 2018 jsme spustili první komerční elektrárnu v rámci konceptu Next2Sun. Na tuto 2megawattovou elektrárnu se můžete podívat v Dirmingenu, vesnici v západním Německu nedaleko francouzských hranic. V roce 2019 postavíme a spustíme další 4megawattovou elektrárnu v jihozápadním Německu. Současně rozvíjíme nové projekty v Německu a Evropě. 

Takže vaše firma není omezena pouze na Německo? To by mohlo zajímat také investory v Česku. 

Jsme otevřeni všem trhům světa. Náš nápad je patentován v řadě zemí, a tak můžeme dodávat komponenty nebo prodávat licence případným zájemcům. A Česká republika je pro nás velmi zajímavý trh.

Článek vznikl v návaznosti na vystoupení Daniela Köglera z německé inovativní společnosti Next2Sun na dubnové konferenci Solární energie a akumulace v ČR 2019, která se uskutečnila v Praze. Každoročně ji připravuje Solární asociace s partnery s cílem inspirovat světovými i evropskými trendy, ale také poskytnout aktuální informace o příležitostech a výzvách solární energetiky v Česku.