Przedsiębiorstwa energetyczne poszukują innowacyjnych podejść do zwiększenia produkcji czystej energii przy jednoczesnym budowaniu poparcia społecznego, a rosnąca liczba firm solarnych inwestuje w operacje o podwójnym celu, łączące działalność rolniczą z produkcją energii słonecznej na tym samym terenie. Częstym zarzutem wobec farm solarnych jest to, że przeznaczanie gruntów ornych wyłącznie do produkcji energii ogranicza inne produktywne sposoby ich wykorzystania — napięcie to narasta, gdy kraje na całym świecie ścigają się w realizacji ambitnych celów dekarbonizacyjnych bez narażania bezpieczeństwa żywnościowego. Instalowanie paneli słonecznych na gruntach rolniczych, gdzie rolnictwo jest kontynuowane, stanowi potencjalne rozwiązanie tego problemu.

Choć wiele projektów solarnych jest lokalizowanych na suchych, nieornych terenach, które w przeciwnym razie pozostałyby niezainwestowane, ogniwa słoneczne na ogół działają wydajniej w warunkach wilgotnych niż suchych. Jednak budowa farm solarnych na gruntach ornych historycznie spotykała się z oporem politycznym i krytyką społeczną. Opozycja typu NIMBY (ang. not in my backyard — nie w moim ogródku) wobec projektów solarnych pozostaje istotną przeszkodą w rozwoju. Wykorzystanie gruntów już użytkowanych rolniczo pod instalacje solarne może umożliwić produkcję czystej energii, jednocześnie niwelując wiele z tych obaw.

Agrivoltaika — określana również jako agrofotowoltaika, agri-solar lub agri-PV — w ostatnich latach rosła pod względem popularności i skali, ponieważ firmy z branży czystej energii inwestują w tereny o podwójnym wykorzystaniu. Panele słoneczne mogą być montowane nad lub wokół gruntów wykorzystywanych pod uprawy roślin lub wypas zwierząt. Koncepcję tę jako pierwsi zaproponowali badacze na początku lat 80. XX wieku, ale dopiero w ciągu ostatniej dekady — napędzana przez spadające koszty energii słonecznej i rosnącą presję na odejście od paliw kopalnych — agrivoltaika przeszła od projektów pilotażowych w małej skali do wdrożeń komercyjnych.

Rozwiązania o podwójnym wykorzystaniu zyskały na popularności w społeczności rolniczej, ponieważ oferują możliwość uzyskania dodatkowego dochodu z gruntów już użytkowanych rolniczo. Oprócz dywersyfikacji źródeł przychodu, instalowanie fotowoltaicznych systemów słonecznych na gruntach rolniczych może przynieść korzyści ekologiczne, jednocześnie ograniczając konkurencję o grunty i ograniczenia lokalizacyjne. Japonia, która zapoczątkowała wdrażanie agrivoltaiki na dużą skalę od połowy lat 2000. i obecnie posiada ponad tysiąc takich instalacji, wykazała, że rolnictwo o podwójnym przeznaczeniu może pozostać opłacalne komercyjnie — przykład ten inspiruje politykę i rozwój w innych krajach.

Panele słoneczne są pozycjonowane tak, aby uprawy miały dostęp do odpowiedniej ilości światła słonecznego, zapewniając jednocześnie cień podczas najbardziej intensywnych okresów upału i nasłonecznienia. Pomagają również ograniczyć parowanie wody z gleby. Jednocześnie uprawy rosnące pod panelami uwalniają parę wodną, która chłodzi panele od spodu i poprawia ich wydajność pracy. Badania prowadzone przez instytucje takie jak University of Arizona i niemiecki Instytut Fraunhofera potwierdziły wykonalność tego symbiotycznego układu w przypadku różnych typów upraw i stref klimatycznych.

W Kalifornii trwają prace nad budową wielkoskalowych pól solarnych na dziesiątkach tysięcy akrów odłogowanych gruntów rolniczych, pozostawionych bez użytkowania z powodu niedoborów wody. Około 70 000 akrów byłych gruntów rolniczych w dolinie San Joaquin na zachód od Fresno zostało wyłączonych z użytkowania przez lokalną agencję wodną. Ponieważ zjawiska suszy stają się coraz częstsze w wielu częściach świata, projekty o podwójnym wykorzystaniu mogą pomóc rolnikom w utrzymaniu swoich gruntów, nawet gdy nie są one już produktywne dla tradycyjnego rolnictwa.

Prywatny deweloper Golden State Clean Energy współpracuje z agencją wodną i rolnikami, aby przeznaczyć te grunty pod produkcję czystej energii. Golden State planuje zainstalować do 21 GW paneli słonecznych i 21 GW magazynów energii na powierzchni 136 000 akrów w ciągu najbliższej dekady w ramach planu Valley Clean Infrastructure Plan. Po ukończeniu projekt ma dostarczyć wystarczającą ilość czystej energii dla ponad 10 milionów gospodarstw domowych. Plan będzie składał się z 30 do 60 pojedynczych projektów, przy czym Golden State rozwinie tylko 5 do 10 procent farm solarnych, pozostawiając pozostałe tereny dostępne dla innych inwestorów. Oczekuje się, że ten megaprojekt wesprze cel Kalifornii polegający na pozyskiwaniu 100 procent energii ze źródeł odnawialnych do 2045 roku.

Na Wirginii — stolicy rozwoju centrów danych w Stanach Zjednoczonych, gdzie w Północnej Wirginii znajduje się największe na świecie skupisko infrastruktury centrów danych — rząd stanowy poszukuje sposobów zwiększenia produkcji energii w miarę wzrostu zapotrzebowania na moc. Gwałtowny wzrost zużycia energii elektrycznej, napędzany przez cloud computing, obciążenia związane ze sztuczną inteligencją i usługi cyfrowe, nadał pilności rozbudowie odnawialnych źródeł energii w stanie. W czerwcu Wirginia skodyfikowała stanową definicję agrivoltaiki, aby zachęcić deweloperów do inwestowania w takie projekty w całym stanie.

Prawo z 2020 roku wymaga od dwóch największych zakładów energetycznych Wirginii rozwinięcia ponad 16 GW lądowej energii odnawialnej, głównie z energii słonecznej. Jednakże projekty solarne napotykały w stanie na znaczący opór — obwiniano je o szybką utratę gruntów rolniczych, mimo że rozwój budownictwa mieszkaniowego przyczynił się do tego zjawiska w znacznie większym stopniu. W rezultacie prawie dwie trzecie hrabstw Wirginii zakazało lub nałożyło surowe ograniczenia na wielkoskalowe projekty solarne. Rozwój agrivoltaiki na gruntach rolniczych mógłby pomóc w zaspokojeniu rosnącego zapotrzebowania Wirginii na energię, jednocześnie reagując na obawy społeczne dotyczące użytkowania gruntów.

Rozwój agrivoltaiki wykracza poza Stany Zjednoczone. Badania Wspólnego Centrum Badawczego Komisji Europejskiej wykazały, że agrivoltaika mogłaby dostarczyć setki gigawatów mocy solarnej w całej Europie, wykorzystując jedynie niewielką część gruntów rolniczych w regionie. Wdrożenie agrivoltaiki na około 1 procencie europejskich gruntów rolniczych mogłoby generować setki terawatogodzin energii elektrycznej rocznie bez ograniczania działalności rolniczej. Niemcy i Francja podjęły działania w celu ustanowienia ram regulacyjnych i systemów zachęt dla projektów agrivoltaicznych, a w grudniu Grecja ogłosiła plany budowy 130 MW agrivoltaiki w całym kraju.

Rozwój gruntów o podwójnym przeznaczeniu — zarówno pod rolnictwo, jak i produkcję czystej energii — mógłby zoptymalizować wykorzystanie gruntów ornych lub zapewnić produktywną alternatywę dla nieużywanych areałów. Zapewnia to również dodatkowe dochody rolnikom, z których wielu stoi w obliczu zagrożeń klimatycznych dla swoich źródeł utrzymania. Wdrażanie agrivoltaiki może dodatkowo pomóc firmom z branży czystej energii w zdobyciu poparcia społecznego i rządowego dla projektów na gruntach rolniczych, oferując model, który inne stany i kraje borykające się z podobnymi konfliktami o użytkowanie gruntów będą prawdopodobnie uważnie obserwować, skalując własne ambicje w zakresie energii odnawialnej.

Autor: Felicity Bradstock dla Oilprice.com