Österrike kunde utnyttja 90 TWh jordbruksvoltaik med 5–16 % odlingsmark

En forskargrupp ledd av Österrikes universitet för naturresurser och biovetenskap, Wien, genomförde en teknisk-ekonomisk analys av potentialen hos landets agrovoltaiska installationer, och kombinerade lönsamhetsbedömningar för både solcellsproduktion och jordbruksproduktion.

"Vårt papper presenterar, såvitt vi vet, det första integrerade ramverket som kombinerar simulering av både solcellsproduktion av el och jordbruksproduktion för agrovoltaiska system på nivån för ett helt land, inklusive klimatförändringseffekter," sa motsvarande författare Isabelle Grabner till tidningen pv. "I vår forskning undersökte vi minskningar av växtodlingen för Österrike på grund av solcellsexpansion på jordbruksmark.

"Vi jämförde aggressiv utbyggnad av agrovoltaik och typiska markmonterade-solcellsinstallationer som är nödvändiga för att nå klimatneutralitetsmål," tillade Grabner. "Dessutom visade vi begränsade klimatanpassningseffekter under agrovoltaik, men de sistnämnda resultaten är starkt beroende av de valda grödorna samt-landsspecifika."

För att genomföra analysen använde teamet ett modulärt simuleringsramverk, använde etablerad programvara där tillgänglig och utvecklade nya lösningar efter behov. Ramverket är tillgängligt online under GPL-licensen. Med hjälp av EU-data från den policy-integrerade klimatmodellen (EPIC) klassificerade forskarna först områden som var lämpliga för agrovoltaisk användning, genom att använda filter som en minsta ansluten odlingsareal på 1 ha, en maximal genomsnittlig lutning på 20 grader och en maximal höjd på 1 950 m över havet.

Elproduktion simulerades med PVlib, med hjälp av global horisontell bestrålning (GHI) data från en klimatsimulering på ett 1 km nät. EPIC användes för att modellera viktiga miljöprocesser och växttillväxt på tomtnivå, med dagliga tidssteg och en rumslig upplösning på 1 km × 1 km. Scenarierna inkorporerade interaktioner mellan miljöförhållanden och förvaltningsmetoder, inklusive växtföljder, för grödor som ärter, sojabönor, potatis, alfalfa, sommarkorn och havre.

Klimatdata baserades på observationer från 1981–2020 och prognoser från 2031–2070. Två baslinjescenarier testades: jordbruksproduktion utan ett PV-system och markmonterad PV utan jordbruk. Agrivoltaiska scenarier inkluderade överliggande opylade system, sydvända-med en installationshöjd på cirka 10 m, och vertikala bifaciala system med ett radavstånd på 10 m och två dubbelfasade paneler staplade vertikalt. Varje system utvärderades under låg-, medel- och högkostnadsscenarier.

Analysen visade att i Österrike genererar markmonterade solcellsanläggningar 1 173 MWh/ha, 684 MWh/ha uppstyltade agrovoltaiska system och vertikala agrivoltaiska system 373 MWh/ha el. Vinstkvoterna i förhållande till enbart jordbruksproduktion varierade från 10:1 till 50:1 för vertikala system, upp till 60:1 för styltade system och upp till 100:1 för markmonterade PV.

"För att uppnå 90 TWh/år elproduktion från solceller på odlingsmark, en övre gräns i alla klimatneutralitetsscenarier, krävs en mängd på 5%–16% av den totala odlingsarealen", avslutade teamet. "De erforderliga areorna och den simulerade minskningen av avkastningen innebär att förlusten i österrikisk växtodling skulle nå 2%–6%. Endast agrovoltaiska system kan uppnå produktionsförluster i den nedre delen av det observerade området. Klimatförändringsanpassningseffekterna av agrovoltaiska system är små."

Forskningens resultat finns i "The techno-economic potentials of agrivoltaic installations in Austria", publicerad i Renewable Energy. Forskare från Österrikes BOKU-universitet och Federal Institute of Agricultural Economics har deltagit i studien.