Ekspansi energi surya di Spanyol dan sebagian besar Eropa telah menimbulkan dilema yang signifikan: Bagaimana cara melanjutkan pemasangan panel fotovoltaik tanpa merusak lahan pertanian?Di wilayah dengan lahan yang melimpah, seperti di negara-negara besar di luar Uni Eropa, konflik cenderung berkurang, tetapi di negara pertanian dengan lahan terbatas seperti Spanyol, setiap hektar sangat berarti.
Dalam beberapa tahun terakhir, agrivoltaik secara bertahap menjadi topik diskusi dalam debat teknis, konferensi industri, dan program bantuan publik seperti cara realistis untuk menyelaraskan pertanian dan pembangkit listrik fotovoltaikTren ini diperkuat oleh teknologi baru berupa panel semi-transparan dan desain khusus untuk tanaman, yang bertujuan meminimalkan bayangan tanpa mengorbankan daya saing produksi listrik.
Apa itu agrivoltaik dan mengapa hal itu begitu menarik bagi pedesaan Spanyol?
Ketika kita berbicara tentang agrivoltaik, kita merujuk pada sistem yang Mereka menggabungkan aktivitas pertanian dan pembangkitan energi surya di permukaan yang sama. pertanian suryaIni bukan hanya tentang memasang panel di atas lahan, tetapi tentang merancang struktur, kepadatan, dan jenis panel yang memungkinkan tanaman menerima cahaya, air, dan ventilasi yang dibutuhkan untuk berproduksi secara normal, atau bahkan lebih baik.
Dalam konteks target iklim yang semakin menuntut—Uni Eropa menargetkan sebagian besar listriknya berasal dari energi terbarukan untuk mencapai netralitas karbon pada pertengahan abad ini—fotovoltaik telah menjadi komponen sentral. Penurunan tajam harga panel, yang sebagian besar didorong oleh kelebihan produksi di Asia, telah memfasilitasi penyebarannya secara luas, tetapi juga telah meningkatkan tekanan pada lahan pertanian, peternakan, dan hutan.
Oleh karena itu, agrivoltaik mulai dipandang sebagai semacam "titik temu" antara dua dunia yang hingga baru-baru ini dianggap saling bertentangan: ketahanan pangan dan transisi energiPengalaman di Spanyol menunjukkan bahwa, jika dirancang dengan baik, pemasangan panel dapat melindungi tanaman dari radiasi berlebih, membantu menghemat air, dan memberikan sumber pendapatan tambahan bagi petani.
Selain itu, di wilayah dengan meningkatnya kelangkaan air dan gelombang panas yang lebih sering terjadi, teknologi ini dihargai karena... alat adaptasi perubahan iklimdi luar perannya dalam mengurangi emisi.
Tantangan teknis utama: naungan pada tanaman.
Kendala utama bagi sistem fotovoltaik konvensional di lapangan mudah dipahami: Panel-panel tersebut menimbulkan bayangan, dan tidak semua tanaman dapat mentolerirnya dengan baik.Jika tanaman menerima radiasi yang kurang dari yang dibutuhkan, kapasitas fotosintesisnya akan menurun dan, akibatnya, hasil produksinya pun berkurang.
Uji coba tegangan pertanian pertama berfokus pada penyesuaian tinggi, jarak, dan kemiringan panel untuk menciptakan naungan parsial, serta memilih tanaman yang relatif toleran terhadap kondisi cahaya yang tersaring. Selain itu, panel bifasial, yang mampu memanfaatkan cahaya yang dipantulkan dari tanah, mulai diuji, meskipun hal ini tidak sepenuhnya menyelesaikan dilema antara produksi energi surya dan akses terhadap cahaya untuk tanaman.
Kuncinya adalah menemukan menyeimbangkan di mana tanaman memiliki cukup cahaya untuk fotosintesis, sementara sistem fotovoltaik mempertahankan pengembalian investasi yang wajar. Di situlah pengembangan material dan desain spesifik berperan, seperti panel semi-transparan atau panel selektif panjang gelombang.
Beberapa penelitian sepakat mengenai ambang batas pedoman: Sebagian besar tanaman membutuhkan sekitar 60% transmisi cahaya yang bermanfaat. untuk mempertahankan kinerja normalnya. Di bawah nilai tersebut, penurunan kinerja akan sangat drastis; di atas nilai tersebut, integrasi dengan fotovoltaik lebih menjanjikan.
Proposal dari Universitas Jaén: Panel semi-transparan RearCPVbif
Dalam konteks ini, sebuah tim dari University of Jaen telah menghadirkan solusi yang berupaya mengatasi masalah tersebut dari desain panel itu sendiri. Proposal mereka didasarkan pada generasi baru modul fotovoltaik semi-transparan yang mampu menghasilkan listrik sekaligus memungkinkan cahaya yang dibutuhkan untuk tanaman melewatinya.
Studi yang dipublikasikan di platform ilmiah Science Direct ini menganalisis teknologi tersebut dari dua parameter fundamental: transmisi tampak rata-rata dan transmisi fotosintesis rata-rataDalam praktiknya, indikator-indikator ini mengukur persentase radiasi yang bermanfaat bagi tanaman yang mencapai sisi lain panel, setelah melewati material dan sel surya.
Inovasi yang disajikan diwujudkan dalam sebuah sistem yang dinamakan sebagai RearCPVbif (Fotovoltaik Konsentrator Belakang Bifacial)Teknologi ini termasuk dalam keluarga STPV (panel fotovoltaik semi-transparan), tetapi dengan pendekatan uniknya sendiri. Tidak seperti solusi lain yang hanya menciptakan celah atau mengurangi kepadatan sel, teknologi ini mengintegrasikan konsentrator optik di bagian belakang dari modul.
Sederhananya, cahaya yang tidak langsung digunakan di bagian depan panel dialihkan ke bagian belakang sel bifasial, sehingga meningkatkan produksi listrik tanpa mengurangi transparansi. Para peneliti menekankan bahwa desain mereka Produk ini mencapai tingkat transparansi optik sekitar 60%., sebuah nilai yang sesuai dengan siklus fotosintesis sebagian besar tanaman hortikultura.
Transparansi, efisiensi, dan suhu: keseimbangan yang rumit.
Bidang penelitian Universitas Jaén berbeda dari pendekatan "transparan" lainnya yang telah dievaluasi oleh industri dalam beberapa tahun terakhir. Di satu sisi, ada panel non-selektif panjang gelombang, yang Mereka menyerap sebagian besar spektrum matahari. Mereka mengurangi warna bahan atau menyisipkan celah di antara sel untuk meningkatkan transparansi. Masalahnya adalah transparansi ini seringkali tidak cukup untuk tanaman.
Di sisi ekstrem lainnya terdapat panel selektif, yang Mereka lebih menyukai menyerap radiasi ultraviolet dan inframerah dekat.Hal ini memungkinkan sebagian besar cahaya tampak untuk melewatinya, yang merupakan hal terpenting bagi tanaman. Jenis solusi ini menawarkan dasar yang lebih sesuai untuk agrivoltaik, meskipun penerapannya di industri masih dalam pengembangan.
Proposal RearCPVbif didasarkan tepat pada logika selektif ini, tetapi menambahkan penggunaan konsentrator optik belakang untuk memaksimalkan energi yang tersedia tanpa menggelapkan lingkungan tanaman. Menurut tim yang dipimpin oleh peneliti Álvaro Varela-Albacete dan Eduardo Fernández, Teknologi STPV saat ini masih kurang dimanfaatkan. dan dapat berkinerja jauh lebih baik dalam aplikasi pertanian bila dikombinasikan dengan jenis konsentrator ini.
Aspek lain yang telah dipertimbangkan dengan cermat oleh para penulis adalah perilaku termal sistem tersebut. Salah satu kekhawatiran umum saat memasang atap fotovoltaik di atas tanaman adalah risiko menghasilkan panas berlebih. efek rumah kaca yang tidak diinginkanMengubah iklim mikro di bawah panel. Dalam pengujian yang dilakukan, suhu sel tetap di bawah 70°C, titik acuan penting untuk menghindari dampak negatif pada lingkungan sekitar.
Batasan suhu seperti ini berkontribusi pada kinerja struktur agrivoltaik. jangan sampai menjadi atap yang memerangkap panas. secara berlebihan, sesuatu yang sangat sensitif terutama di daerah yang sudah panas dan memiliki ketersediaan air yang terbatas.
Dari laboratorium ke lapangan: pengujian pada tanaman sungguhan dan fokus pada hortikultura intensif.
Salah satu kekuatan dari pembangunan ini adalah bahwa Hal ini telah memicu minat dari perusahaan dan organisasi di sektor tersebut.Para peneliti telah mengkonfirmasi kontak dengan berbagai pihak untuk mempercepat baik peningkatan skala industri modul maupun integrasinya ke dalam operasi dunia nyata.
Rencana kerja saat ini mencakup kampanye uji coba pada tanaman komersial, di mana tidak hanya pembangkit listrik yang akan dievaluasi, tetapi juga parameter agronomi utama: hasil panen, kualitas produk, kebutuhan irigasi, suhu dan kelembapan tanah, dan lain-lain. Tujuannya adalah untuk mendapatkan data yang solid yang akan memungkinkan Sesuaikan desain dengan kebutuhan spesifik setiap tanaman dan wilayah..
Daerah seperti AlmeríaDaerah-daerah ini, yang dicirikan oleh hortikultura rumah kaca intensif dan peningkatan penggunaan fotovoltaik, muncul sebagai skenario ideal untuk jenis teknologi ini. Di sana, koeksistensi area luas lahan pertanian plastik dan ladang surya membuka pintu bagi model hibrida di mana bagian-bagian atap atau struktur dapat memenuhi fungsi ganda.
Jika uji coba mengkonfirmasi hasil awal, agrivoltaik dengan panel semi-transparan dapat menjadi alat yang menentukan untuk Yang disebut "lautan plastik" berdampingan dengan "lautan panel" yang sesungguhnya.tanpa membahayakan produksi hortikultura.
Pengalaman dan data di Spanyol: dari Murcia hingga kebun anggur dan kebun zaitun
Di luar penelitian material, Spanyol mulai mengumpulkan Pengalaman lapangan yang menunjukkan bahwa agrivoltaik dapat berfungsi. dalam kondisi dunia nyata. Salah satu wilayah yang mengalami kemajuan paling pesat adalah Wilayah Murcia, dengan pertanian berteknologi tinggi dan lebih dari 3.300 jam sinar matahari per tahun.
Di Universitas Murcia dan berbagai pusat penelitian, telah dipresentasikan hasil yang menunjukkan manfaat agronomis dan ekonomis. Selama konferensi khusus, Persatuan Fotovoltaik Spanyol (UNEF) mengumpulkan para peneliti, lembaga pemerintah, dan perusahaan untuk menganalisis bagaimana model-model ini Mereka memberikan penghasilan tambahan kepada petani. tanpa memaksanya untuk meninggalkan aktivitas utamanya.
Uji coba yang dilakukan pada tanaman lahan kering, serta di kebun anggur dan kebun zaitun, menunjukkan bahwa penempatan panel secara strategis dapat mengurangi penguapan hingga 30%untuk mengendalikan kehilangan air dari tanah dengan lebih baik dan melindungi tanaman dari episode panas ekstrem. Semua ini tanpa mengurangi, dan bahkan meningkatkan, hasil panen dalam kondisi stres iklim tertentu.
Di kebun anggur percontohan, misalnya, panel telah diintegrasikan tanpa memengaruhi produksi anggur atau kualitas anggur, sambil tetap mencapai hasil yang optimal. retensi kelembapan yang lebih besar di dalam tanahDi kebun zaitun, beberapa penelitian melaporkan peningkatan produksi sekitar 5%, di samping respons tanaman yang lebih baik terhadap kondisi cuaca buruk, sesuatu yang sangat penting bagi daerah yang sangat bergantung pada kebun zaitun.
Secara paralel, pemerintah pusat sedang menyusun kriteria khusus untuk memastikan bahwa, dalam proyek-proyek ini, Kegiatan pertanian tetap menjadi prioritas dan sesuai dengan Kebijakan Pertanian Bersama (CAP).Kepastian hukum ini sangat penting untuk mendorong koperasi dan petani perorangan berinvestasi dalam solusi agrivoltaik tanpa takut kehilangan bantuan Eropa.
Murcia sebagai laboratorium: proyek agrivoltaik di rumah kaca dan lahan percobaan
Pemerintah daerah Murcia telah mengambil langkah lebih lanjut dengan secara eksplisit mempromosikan Energi agrivoltaik sebagai alat untuk mengoptimalkan penggunaan lahan pertanian.Kementerian Lingkungan Hidup, Universitas, Riset, dan Mar Menor telah menyoroti potensi teknologi ini di komunitas dengan radiasi matahari yang tinggi dan pertanian irigasi yang sangat maju.
Institut Penelitian dan Pengembangan Pertanian dan Lingkungan Murcia (IMIDA) mengkoordinasikan beberapa proyek perintis. Salah satunya, yang berlokasi di La Alberca, berfokus pada... hortikultura rumah kacaHasil awal menunjukkan peningkatan hasil panen yang, menurut uji coba, berkisar antara 20% hingga 60%, tergantung pada jenis tanaman dan desain fasilitasnya.
Panel-panel tersebut tidak hanya menyediakan energi untuk operasional, tetapi juga Mereka mengurangi tekanan panas dan radiasi pada tanaman.Hal ini membuka peluang untuk memperkenalkan tanaman yang sebelumnya sulit ditanam di iklim semi-kering. Naungan parsial membantu mengurangi lonjakan suhu dan memanfaatkan air yang tersedia dengan lebih baik.
Proyek penting lainnya adalah proyek yang disebut PS Agrovoltaica, dipasang di Pusat Demonstrasi dan Transfer Pertanian El Mirador (CDTA) di San Javier. Ini adalah infrastruktur eksperimental dengan daya sekitar 36 kilowatt yang menggabungkan pelacak surya, modul buram, dan panel semi-transparan, beserta zona kontrol tanpa instalasi fotovoltaik.
Konfigurasi ini memungkinkan pemantauan parameter lingkungan dan produksi secara detail, serta memungkinkan perbandingan bagaimana ketinggian, orientasi, jenis panel, dan kepadatan struktur memengaruhi iklim mikro dan kinerja tanaman. Data yang dihasilkan berfungsi sebagai referensi untuk Merancang sistem yang dapat direplikasi untuk peternakan lain di Murcia dan wilayah dengan kondisi serupa..
Dukungan kelembagaan dan bantuan publik untuk proyek agrivoltaik
Penerapan agrivoltaik di Spanyol tidak dapat dijelaskan hanya berdasarkan kepentingan teknis atau agronomis semata: Bantuan publik memainkan peran penting. Untuk mempercepat investasi dan mengurangi risiko bagi petani, Institut Diversifikasi dan Penghematan Energi (IDAE) telah meluncurkan beberapa panggilan khusus untuk proyek energi terbarukan yang inovatif.
Dalam salah satu jalur pendanaan terbaru yang dialokasikan untuk energi terbarukan inovatif, IDAE telah menetapkan 148,5 juta euro untuk 199 proyekBanyak dari proyek-proyek ini terkait dengan solusi agrivoltaik dengan penyimpanan energi. Dari angka tersebut, sekitar 77,1 juta euro terkonsentrasi pada 62 proyek yang secara langsung terkait dengan lahan pertanian tanaman pohon dan hortikultura.
Secara paralel, lebih dari 87 juta euro telah dialokasikan untuk kelompok yang terdiri dari 73 inisiatif yang menggabungkan agrivoltaik dan fotovoltaik terapungDengan kapasitas terpasang melebihi 160 MWp dan lebih dari 180 MWh penyimpanan terkait, investasi ini, yang sebagian besar dibiayai melalui dana Rencana Pemulihan Eropa, bertujuan untuk menunjukkan kelayakan teknis dan ekonomi dari model penggunaan lahan dan air hibrida.
Koperasi pertanian menekankan bahwa agrivoltaik dapat berfungsi sebagai suplemen pendapatan untuk petani dengan pendapatan rendah atau pensiun rendahPatut diingat bahwa energi fotovoltaik telah memainkan peran penstabil bagi banyak profesional di akhir tahun 2000-an. Kini, dalam konteks harga energi yang bergejolak dan tekanan iklim, solusi ini kembali menjadi menarik.
Kementerian Transisi Ekologi dan Tantangan Demografi (MITECO) menegaskan bahwa penerapan tersebut harus dilakukan dengan menjamin prioritas kegiatan pertanian dan memastikan kesesuaian regulasi dengan CAPUpaya ini, bersama dengan pengembangan peta inisiatif nasional dan panduan teknis, bertujuan untuk memberikan kepastian bagi mereka yang mempertimbangkan untuk beralih ke agrivoltaik.
Manfaat yang terukur: air, iklim mikro, dan model ekonomi pedesaan baru.
Data dari uji coba di Spanyol dan tempat-tempat serupa lainnya menunjukkan sejumlah keuntungan yang berulang. Salah satu yang paling sering dikutip adalah... peningkatan pengelolaan airNaungan parsial yang dihasilkan oleh panel mengurangi penguapan dan, oleh karena itu, mengurangi jumlah air yang hilang dari tanaman melalui panas dan radiasi.
Dalam sistem irigasi, panel fotovoltaik terapung yang dipasang di atas rakit juga menawarkan manfaat tambahan: dengan menutupi sebagian permukaan, Ini mengurangi penguapan dan membantu mengendalikan pertumbuhan alga.Ini adalah masalah umum di iklim hangat. Pada saat yang sama, energi yang dihasilkan di lokasi memudahkan elektrifikasi pompa dan sistem irigasi yang lebih efisien.
Dari sudut pandang iklim, kombinasi naungan dan ventilasi di bawah struktur fotovoltaik berkontribusi pada untuk meredakan gelombang panas ekstremHal ini sangat relevan dalam skenario musim panas yang semakin panjang dan kering. Pada beberapa tanaman, para peneliti telah mengamati penurunan kejadian stres panas dan kinerja yang lebih stabil selama gelombang panas.
Semua ini berujung pada peluang ekonomi bagi daerah pedesaan. Agrivoltaik tidak hanya menghasilkan listrik yang dapat digunakan untuk konsumsi sendiri atau dijual ke jaringan listrik, tetapi juga Hal ini membuka pintu bagi model bisnis baru dan kerja sama antara petani dan perusahaan energi.Di daerah-daerah yang berisiko mengalami pengabaian pertanian, proyek-proyek semacam ini dipandang sebagai cara untuk mempertahankan aktivitas dan lapangan kerja.
CEO UNEF menegaskan bahwa "tidak ada dikotomi antara pertanian dan fotovoltaik" jika penggunaan lahan direncanakan dengan benar, seraya mencatat bahwa sebagian besar lahan pertanian akan terus didedikasikan secara eksklusif untuk produksi pangan. Tantangannya, menurutnya, terletak pada memaksimalkan persentase kecil yang dialokasikan untuk agrivoltaik. berfungsi sebagai contoh koeksistensi antara kedua penggunaan tersebut.
Perkembangan agrivoltaik di Spanyol dan negara-negara Eropa lainnya mulai menunjukkan bahwa memilih antara panel surya dan tanaman bukanlah suatu keharusan: dengan teknologi seperti panel semi-transparan RearCPVbif, uji coba agronomi yang dirancang dengan baik, dan kerangka bantuan serta regulasi yang memprioritaskan aktivitas pertanian, hal itu dimungkinkan. untuk menghasilkan energi bersih dan pangan di lahan yang sama, meningkatkan ketahanan terhadap perubahan iklim, dan menawarkan sumber pendapatan baru bagi daerah pedesaan. tanpa mengorbankan fungsi pentingnya dalam rantai makanan.
