náhľad|Paradajky pod fotovoltickými panelmi v Dornbirne, Rakúsko náhľad|Vertikálna obojstranná agrofotovoltická elektráreň, Losheim am See, Nemecko Agrovoltika (tiež agrivoltika, agrofotovoltika, AV, AFV) kombinuje pestovanie plodín a výrobu elektriny z fotovoltických panelov na rovnakej ploche poľnohospodárskej pôdy. Solárne panely a plodiny tak zdieľajú svetlo medzi týmito dvoma typmi výroby. Tieto systémy môžu byť vhodné pre hospodárske zvieratá a niektoré plodiny vrátane produkcie ovocia.
História náhľad|Agrofotovoltická elektráreň umožňujúca pohyb poľnohospodárskej techniky, Herdwangen-Schönach, Nemecko Koncepciu dvojitého využitia ornej pôdy na výrobu slnečnej energie a pestovanie rastlín s cieľom zlepšiť celkovú produkciu navrhli ako prví v roku 1981 Adolf Goetzberger a Armin Zastrow. Riešili prebiehajúcu diskusiu, či sa má orná pôda využívať na pestovanie plodín alebo produkciu elektrickej energie.
Bod nasýtenia svetlom je maximálne množstvo fotónov absorbovateľných rastlinným druhom. Pretože viac fotónov nezvýši rýchlosť fotosyntézy, Akira Nagashima navrhol kombinovať FV systémy a poľnohospodárstvo tak, aby využívali prebytok svetla. Prvé prototypy vyvinul v Japonsku v roku 2004.
Pojem „agrovoltika“ bol použitý prvýkrát v publikácii v roku 2011. Tento koncept je vo svete známy pod niekoľkými názvami: „agrofotovoltika“ v Nemecku, „agrovoltika“ v Taliansku, „solárne zdieľanie“ v Ázii. Za agrovoltické systémy možno tiež považovať fotovoltické skleníky. náhľad|Agrofotovoltická elektráreň, Lanai, Havaj Keďže jedným z cieľov poľnohospodárskych systémov je ochrana poľnohospodárskej pôdy, všeobecne sa usudzuje, že by sa v agrovoltike nemala zanedbávať poľnohospodárska výroba. Obmedzenia poľnohospodárskej výroby sa v jednotlivých krajinách líšia podľa právnych predpisov alebo podľa typu plodiny a cieľov agrovoltického systému (optimalizácia objemu poľnohospodárskej výroby, kvalita poľnohospodárskych výrobkov, výroba energie).
Agrovoltika vo svete Európa Prvé fotovoltické skleníky vznikli v Európe po roku 2000. Časť strechy skleníka je nahradená solárnymi panelmi. Prvé agrovoltické systémy na otvorených poliach boli inštalované v roku 2007 v Rakúsku, neskôr v Taliansku, Francúzsku a Nemecku.
Rakúsko V roku 2004 navrhla spoločnosť Günter Czaloun fotovoltický sledovací systém so systémom lanových regálov. Prvý prototyp bol vyrobený v južnom Tirolsku v roku 2007 na ploche 0,1 ha. Lanová konštrukcia je viac ako päť metrov nad zemou. Nový systém bol predstavený na konferencii Intersolar 2017 v Mníchove. Táto technológia je potenciálne lacnejšia ako iné systémy na otvorenom poli, pretože vyžaduje menej ocele.
Taliansko V rokoch 2009 a 2011 boli nad vinicami inštalované agrovoltické systémy s pevnými panelmi. Pokusy ukázali mierny pokles úrody a neskorší zber.
V roku 2009 vyvinula talianska spoločnosť REM TEC dvojosý solárny sledovací systém. V rokoch 2011 a 2012 spoločnosť REM TEC postavila niekoľko MWp agrovoltických elektrární na otvorených poliach. Solárne panely sú inštalované 5 m nad zemou a umožňujú pohyb poľnohospodárskych strojov. Tienenie fotovoltických panelov nepresahuje 15%, aby sa minimalizoval vplyv na plodiny. Spoločnosť ako prvá inštalovala automatizované integrované tieniace systémy na nosné konštrukcie. REM TEC navrhuje aj dvojosové solárne sledovacie systémy integrované do štruktúry skleníka. Kontrola polohy solárnych panelov optimalizuje mikroklímu v skleníku.
Francúzsko Fotovoltické skleníky sa začali stavať vo Francúzsku od roku 2000. Konštruktéri fotovoltických skleníkov pokračovali v zlepšovaní poľnohospodárskej výroby aj výroby energie. Napríklad koncept Agrinergie vyvíjala spoločnosť Akuo Energy od roku 2007. Prvé elektrárne pozostávali zo striedania plodín a solárnych panelov. Nové elektrárne sú skleníky. V roku 2017 začala spoločnosť Tenergie s nasadením fotovoltických skleníkov s architektúrou, ktorá rozptyľuje svetlo s cieľom znížiť kontrasty medzi osvetlenými a zatienenými miestami vytváranými solárnymi panelmi.
Systémy na otvorených poliach Od roku 2009 INRA, IRSTEA a Sun'R začali pracovať na programe Sun'Agri. Prvý prototyp inštalovaný v teréne s pevnými panelmi bol vyrobený v roku 2009 na ploche 0,1 ha v Montpellieri. Ďalšie prototypy s jednoosými mobilnými panelmi boli vyrobené v rokoch 2014 a 2017. Cieľom týchto štúdií je riadenie mikroklímy prijímanej rastlinami a výroba elektriny optimalizáciou polohy panelov a výskum ako je žiarenie distribuované medzi plodinami a solárnymi panelmi. Prvá agrovoltická elektráreň na otvorenom poli systémom Sun'R bola postavená v roku 2018 v Tresserre v Pyrénées-Orientales. Elektráreň mala kapacitu 2,2 MWp a bola inštalovaná na 4,5 ha viníc. Vyhodnocuje sa na nej v reálnych podmienkach výkonnosť systému Sun'Agri na viniciach.
V roku 2016 sa na agrovoltiku začala špecializovať spoločnosť Agrivolta. Po prvom prototype vyrobenom v roku 2017 v Aix-en-Provence inštalovala spoločnosť Agrivolta svoj systém na pozemok Národného výskumného ústavu záhradníckeho (Astredhor) v Hyères. Za svoje riešenia získala spoločnosť niekoľko inovačných ocenení. V januári 2018 predstavila Agrivolta svoju technológiu na výstave CES v Las Vegas.
Nemecko Výskumný projekt zameraný na agrovoltiku začal v roku 2011 inštitút Fraunhofer ISE. Výskum pokračoval v projekte APV-Resola, ktorý sa začal v roku 2015 a jeho ukončenie je naplánované na rok 2020. Prvý prototyp s výkonom 194 kWp bol inštalovaný v roku 2016 na pozemku s rozlohou 0,5 ha, ktorý patrí družstevnej farme Hofgemeinschaft Heggelbach v Herdwangene (Bádensko-Württembersko). Inštitút odhaduje, že takéto systémy budú ziskové bez štátnej podpory po roku 2022.
Pilotné projekty so zvislými obojstrannými fotovoltickými panelmi postavila spoločnosť Next2Sun. Zvislé panely riešia problém s prebytkami elektrickej energie cez poludnie, zároveň elektráreň vyrobí počas roka viac elektrickej energie a krivka výroby zodpovedá dennému profilu spotreby elektrickej energie.
Holandsko V roku 2020 inštalovala spoločnosť BayWa na farme pestujúcej maliny agrofotovoltickú elektráreň s inštalovaným výkonom 2,7 MW na rozlohe 3,2 ha. Testovanie ukázalo, že úroda pod polopriehľadnými panelmi bola nižšia o 20 % ako pod fóliovníkmi. Klíma pod solárnymi panelmi je však viac stabilnejšia než pod fóliovníkmi, panely chránia rastliny pred krúpami, silným dažďom a priamym slnečným žiarením. Cirkulácia vzduchu medzi panelmi je efektívnejšia vďaka komínovému efektu. Ďalšou výhodou je, že životnosť panelov je 30 rokov, zatiaľ čo u fóliovníkov je to 6 rokov.
Dánsko Katedra agronómie na Aarhuskej univerzite začala v roku 2014 skúmať použitie agrovoltického systému v sadoch pestujúcich bio jablká. Výskum ukázal, že riziko napadnutia jabĺk chrastavitosťou sa dá znížiť pri použitý solárnych panelov takmer na 0 %.
Chorvátsko V roku 2017 spoločnosť Work-ing inštalovala agrofotovoltickú elektráreň na otvorenom poli s výkonom 500 kW neďaleko župy Virovitice-Podraviny. Agronomické štúdie podporuje Osijská univerzita a Škola poľnohospodárskeho inžinierstva v Slatine. Vyrobená elektrická energia sa využíva pre zavlažovací systém a poľnohospodárske stroje. Najskôr sa pod zariadením budú testovať kultúry odolné tieneniu.
Amerika
USA V USA sa o tento koncept zaujíma spoločnosť SolAgra v spolupráci s Katedrou agronómie na Kalifornskej univerzite v Davise. Vo výstavbe je prvá elektráreň na ploche 0,4 ha. Ako kontrola sa využíva plocha 2,8 ha. Skúma sa niekoľko druhov plodín: lucerna, cirok, šalát, špenát, repa, mrkva, mangold, reďkovka, zemiaky, rukola, mäta, okrúhlica, kel, petržlen, koriander, fazuľa, hrach, šalotka, horčica. Skúmajú sa aj projekty pre izolované lokality. Experimentálne systémy skúma niekoľko univerzít: projekt Biosphere 2 Arizonská univerzita, ďalší projekt Poľnohospodárska škola Stockbridge (University of Massachusetts v Amherste).
Čile V Čile boli v roku 2017 postavené tri agrofotovoltické systémy s výkonom 13 kWp. Cieľom tohto projektu podporovaného metropolitným regiónom Santiago bolo skúmať rastliny, ktoré môžu ťažiť z tienenia agrovoltického systému. Vyrobená elektrina sa použila na napájanie poľnohospodárskych zariadení: čistenie, balenie a chladenie poľnohospodárskej výroby, inkubátor pre vajcia. Jeden zo systémov bol nainštalovaný v regióne s častými výpadkami elektrickej energie.
Ázia Japonsko bolo celosvetovo priekopníkom vo vývoji agrovoltiky od roku 2004. V rokoch 2004 až 2017 bolo v Japonsku inštalovaných viac ako 1000 agrovoltických elektrární.
Japonsko V roku 2004 vyvinul Akira Nagašima demontovateľnú konštrukciu, ktorú testoval na niekoľkých plodinách. Mobilné konštrukcie umožňujú poľnohospodárom sťahovať alebo premiestňovať zariadenia na základe striedania plodín a ich potrieb. Od roku 2004 boli vyvíjané čoraz väčšie elektrárne s kapacitou niekoľkých MW s pevnými konštrukciami a dynamickými systémami. Napríklad v roku 2017 bola uvedená do prevádzky elektráreň s výkonom 35 MW, ktorá bola inštalovaná na 54 ha pôdy. Miera zatienenia tejto elektrárne je 50%, čo je vyššia hodnota ako 30%-né tienenie, ktoré sa zvyčajne používa v japonských agrovoltických elektrárňach. Poľnohospodári pestujú okrem iného ženšen, ašitabu a koriander. Na ostrove Ukujima by čoskoro mala byť umiestnená solárna elektráreň s výkonom 480 MW, z ktorej časť bude agrovoltická. Projekt je predmetom štúdie od roku 2013 a partneri podpísali dohodu o začatí výstavby v roku 2019.
Japonské právne predpisy vyžadujú, aby poľnohospodári udržiavali najmenej 80% poľnohospodárskej produkcie, aby získali povolenie na využívanie agrovoltických systémov.
Čína V roku 2016 postavila talianska spoločnosť REM TEC agrovoltickú elektráreň s výkonom 0,5 MWp v okrese Ťin-čaj v provincii An-chuej. Čínske spoločnosti inštalovali niekoľko GW solárnych elektrární kombinujúcich poľnohospodárstvo a výrobu solárnej energie. Napríklad v auguste 2016 Panda Green Energy inštalovala fotovoltické panely nad vinice v Turpane v autonómnej oblasti Sin-ťiang. Elektráreň s výkonom 0,2 MW bola pripojená k sieti. Projekt bol auditovaný v októbri 2017 a spoločnosť získala súhlas na inštaláciu svojho systému po celej krajine. Niekoľko desiatok MW bolo aj inštalovaných. V roku 2016 bola v provincii Ťiang-si nainštalovaná 70 MW agrovoltická elektráreň s poľnohospodárskymi a lesnými plodinami. V roku 2017 čínska spoločnosť Fuyang Angkefeng Optoelectronic Technology Co vyvinula testovaciu agrovoltickú elektráreň s výkonom 50 KWp v meste Fu-jang v provincii An-chuej. Bola vyvinutá na Inštitúte pokročilých technológií Čínskej univerzity vedy a techniky v Hefei pod vedením Wen Liua.
Spoločnosť Elion Group sa už 30 rokov snaží bojovať proti dezertifikácii v oblasti Kubuqi. Medzi použitými technikami boli nainštalované agrovoltické systémy na ochranu plodín a výrobu elektriny. Pokiaľ ide o vybavenie pre púštne oblasti, spoločnosť Wan You-Bao si v roku 2007 patentovala systém tienenia na ochranu plodín v púšti. Tienidlá sú vybavené solárnymi panelmi.
Južná Kórea Južná Kórea vykonáva počiatočné testy agrovoltických elektrární na základe japonských systémov od roku 2017.https://www.youtube.com/watch?v=hKXlx2riMgo Agrovoltika je jedným zo skúmaných riešení na zvýšenie podielu obnoviteľných energií na energetickom mixe v Južnej Kórei. Ich cieľom je dosiahnuť 20 % obnoviteľnej energie v roku 2030 oproti 5% v roku 2017. Spoločnosť SolarFarm postavila prvú agrovoltickú elektráreň v Južnej Kórei v roku 2016 a produkuje ryžu. Odvtedy bola táto agrovoltická elektráreň ďalej rozvíjaná a testovaná. V januári 2019 bola založená Kórejská agrovoltická asociácia s cieľom propagovať a rozvíjať juhokórejský agrovoltický priemysel.
India