Ένα μείγμα αρωματικών βοτάνων και λουλουδιών καλλιεργείται σε φωτοβολταϊκό πάρκο στην ηπειρωτική Ελλάδα. Στην Ισπανία, η αγκινάρα και το μπρόκολο μοιράζονται χωράφια με ηλιακούς συλλέκτες. Στο Βέλγιο, έχουν εγκατασταθεί πάνελ ακριβώς πάνω από αχλαδιές και ζαχαρότευτλα.
Αυτά είναι μερικά παραδείγματα αγροβολταϊκών, που είναι μια νέα βιώσιμη λύση που κερδίζει έδαφος. Πιλοτικά προγράμματα εμφανίζονται σε όλη την Ευρώπη για να ρίξουν φως στο πώς η “συγκομιδή ηλιοφάνειας” στις γεωργικές εκμεταλλεύσεις θα μπορούσε να είναι επωφελής για τη γεωργία, ειδικά για τους αγρότες μικρής κλίμακας που αναζητούν τρόπους ενίσχυσης των αποδόσεων, ενώ χρησιμοποιούν λιγότερη ενέργεια και νερό.
Σύμφωνα με τα Ηνωμένα Έθνη, η ενεργειακή σχέσης νερού-τροφίμων-ενέργειας είναι το κλειδί για να μπορέσουν οι κοινωνίες μας να αναπτυχθούν με βιώσιμο τρόπο. Η ζήτηση και για τα τρία αυξάνεται, λόγω της αύξησης του παγκόσμιου πληθυσμού, της ταχείας αστικοποίησης, της αλλαγής διατροφής και της οικονομικής ανάπτυξης. Τα στοιχεία των Ηνωμένων Εθνών αποκαλύπτουν επίσης ότι ο μεγαλύτερος καταναλωτής των παγκόσμιων πόρων γλυκού νερού είναι τώρα η γεωργία και περισσότερο από το 1/4 της ενέργειας που χρησιμοποιείται παγκοσμίως, δαπανάται για την παραγωγή και τον εφοδιασμό τροφίμων.
Η γη θα φιλοξενεί 10 δισεκατομμύρια ανθρώπους τα επόμενα 30 χρόνια. Όλοι αυτοί οι άνθρωποι θα πρέπει να σιτιστούν με κάποιο τρόπο, και σίγουρα αυτές τις αυξημένες ανάγκες δεν μπορούν να τις ικανοποιήσουν οι σημερινές γεωργικές εκμεταλλεύσεις. Στην πραγματικότητα, η διατροφή αυτού του μελλοντικού πληθυσμού θα απαιτήσει να παράγουμε με κάποιο τρόπο διπλάσια τροφή από ό,τι σήμερα – μια πρόταση που είναι γεμάτη προκλήσεις.
Πρώτον, υπάρχει η πρόκληση του πού να αναπτυχθούν οι περισσότερες καλλιέργειες. Από τα 13 δισεκατομμύρια εκτάρια γης σε αυτόν τον πλανήτη, μόνο το 38% είναι διαθέσιμο για καλλιέργεια. Η αύξηση αυτής της περιοχής θα σήμαινε πιθανώς τη μετατροπή των δασών – συμπεριλαμβανομένων των τροπικών δασών – σε καλλιεργήσιμες εκτάσεις, με αποτέλεσμα τη σημαντική απώλεια της βιοποικιλότητας. Και επειδή τα δέντρα διαδραματίζουν ουσιαστικό ρόλο στην καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής, μια τέτοια αποψίλωση των δασών θα οδηγούσε επίσης σε αύξηση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου.
Εκτός από την αποψίλωση των δασών υπάρχει επίσης η πρόκληση της ρύπανσης, με τη γεωργία να ευθύνεται για τουλάχιστον το 10% των παγκόσμιων εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου. Αυτά προκύπτουν σε μεγάλο βαθμό από το μεθάνιο που παράγεται από το ζωικό κεφάλαιο, τη χρήση λιπασμάτων με βάση το άζωτο (τα οποία προκαλούν οξείδιο του αζώτου, ένα ισχυρό αέριο θερμοκηπίου, 300 φορές ισχυρότερο από το διοξείδιο του άνθρακα) και τα γεωργικά μηχανήματα και τις μεταφορές που εξαρτώνται από τα ορυκτά καύσιμα.
Τα Αγροβολταϊκά θα μπορούσαν να είναι η απάντηση
Παρά τον στόχο της ΕΕ να παράγει το 30% της ενέργειάς της από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας έως το 2030, σχεδόν κάθε στάδιο παραγωγής τροφίμων βασίζεται επί του παρόντος στο φυσικό αέριο και το πετρέλαιο. Υπό αυτές τις προϋποθέσεις, οποιαδήποτε αύξηση της παραγωγής τροφίμων θα σήμαινε σίγουρα αύξηση της χρήσης ορυκτών καυσίμων και, ως εκ τούτου, των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου.
Η απάντηση ίσως είναι τα Αγροβολταϊκά. Λαμβάνοντας υπόψη ότι οι καλλιέργειες χρειάζονται ηλιακό φως για να αναπτυχθούν, οι εκμεταλλεύσεις μπορούν να χρησιμοποιήσουν την ηλιοφάνεια για να τροφοδοτήσουν τις διαδικασίες παραγωγής τους.
«Δυστυχώς, οι ηλιακοί συλλέκτες καταλαμβάνουν χώρο», απάντησε η Ilse Lenaerts, η οποία διαχειρίζεται τις εγκαταστάσεις επιστήμης, μηχανικής και τεχνολογίας TRANSfarm που υποστηρίζει τις ερευνητικές ομάδες KU Leuven. «Δεδομένου ότι αυτός ο χώρος δεν μπορεί πλέον να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη καλλιεργειών, αυτό μπορεί να μειώσει τη συνολική απόδοση μιας εκμετάλλευσης».
Αλλά δεν έχουν χαθεί όλα. «Τα αγροβολταϊκά έχουν ως στόχο να επιτρέψουν τη συνέχιση της παραγωγής τροφίμων στην ίδια γη που χρησιμοποιείται για ηλιακούς συλλέκτες», εξήγησε η Lenaerts.
Με την υποστήριξη του έργου HyPErFarm, η ομάδα της KU Leuven εργάζεται για να προωθήσει τη χρήση των agrivoltaics, μετατρέποντάς τα από μια καινοτόμο ιδέα σε βιώσιμη λύση της αγοράς.
Όσον αφορά το στοιχείο παραγωγής, το έργο έχει αναπτύξει μια μοναδική τεχνική για την εγκατάσταση ηλιακών συλλεκτών σε αγροκτήματα. Αντί να τοποθετεί τα πάνελ στο έδαφος, η HyPErFarm τα εγκαθιστά πάνω από τις καλλιέργειες, ως κάποιον θόλο.
«Τοποθετώντας τους ηλιακούς συλλέκτες πάνω από τις καλλιέργειες, δεν χάνεται γεωργική γη, πράγμα που σημαίνει ότι η ηλιακή ενέργεια μπορεί να παραχθεί χωρίς να επηρεαστούν οι αποδόσεις», σημείωσε η Lenaerts. «Τα πάνελ παρέχουν επίσης στις καλλιέργειες σκιά και προστασία από δυσμενείς καιρικές συνθήκες, οι οποίες μπορούν επίσης να συμβάλουν στην αύξηση των αποδόσεων.»
Με τους ηλιακούς συλλέκτες τοποθετημένους, οι αγρότες μπορούν να παράγουν την ενέργεια που απαιτείται για την τροφοδοσία μεγάλου μέρους των δραστηριοτήτων της φάρμας τους (π.χ. φώτα, θέρμανση και ψύξη). Αυτό με τη σειρά του μειώνει το κόστος – και τις εκπομπές άνθρακα.
«Τα αγροβολταϊκά συστήματα ανοίγουν την πόρτα για την πλήρη ηλεκτροδότηση των γεωργικών εκμεταλλεύσεων», πρόσθεσε η Lenaerts. «Αυτό όχι μόνο θα ωφελήσει τους γεωργούς όσον αφορά το μέγεθος και το κόστος της απόδοσης, αλλά διασφαλίζει επίσης ότι η γεωργία συμβάλλει στην επίτευξη των κλιματικών στόχων της Ευρώπης».
Αφήστε τον ήλιο να λάμψει
Ενώ οι ηλιακοί συλλέκτες είναι πολύ αποδοτικοί όταν χρησιμοποιούνται στα ανοιχτά πεδία, είναι περιορισμένης χρήσης για τα θερμοκήπια. «Επειδή οι ηλιακοί συλλέκτες προορίζονται να απορροφούν το φως του ήλιου, είναι συνήθως αδιαφανείς, ακόμη και μαύροι», δήλωσε ο Δρ Νίκος Κανόπουλος, Διευθύνων Σύμβουλος της Brite Solar. «Ωστόσο, επειδή τα θερμοκήπια πρέπει να μεγιστοποιήσουν την ποσότητα του ήλιου που λάμπει, οι ηλιακοί συλλέκτες είναι μάλλον μη πρακτικοί».
Αυτό είναι ατυχές, καθώς η γεωργία που βασίζεται στο θερμοκήπιο παράγει 10 φορές την ποσότητα τροφής που καλλιεργείται στο ανοιχτό χωράφι. «Το πρόβλημα είναι ότι η παραγωγή αυτής της ποσότητας τροφίμων απαιτεί 10 φορές περισσότερη ενέργεια από ότι χρειάζεται ένας υπαίθριος τομέας», πρόσθεσε.
Ο Διευθύνων Σύμβουλος της Brite Solar πιστεύει ότι το κλειδί για τη μείωση της ενεργειακής χρήσης ενός θερμοκηπίου είναι η αύξηση της χρήσης ηλιακής ενέργειας. Και για να γίνει αυτό, η εταιρεία του, με την υποστήριξη του έργου PanePowerSW, έχει εφεύρει αυτό που αποκαλεί ηλιακό γυαλί: ένα διαφανές πάνελ για θερμοκήπια, που μοιάζει με ένα κανονικό παράθυρο και μπορεί ταυτόχρονα να αφήσει την ηλιοφάνεια και να παράγει ηλιακή ενέργεια.
Το μυστικό της διπλής λειτουργίας του ηλιακού γυαλιού είναι μια καινοτόμος επίστρωση νανοκατασκευής. «Η νανο-επικάλυψη απορροφά μόνο το υπεριώδες φως, το οποίο είναι άχρηστο για τα φυτά και τα ηλιακά κύτταρα», εξήγησε ο Κανόπουλος. «Στη συνέχεια, η επικάλυψη μετατρέπει αυτό το υπεριώδες φως σε αυτό που ονομάζεται ερυθρό φάσμα φωτός, το οποίο χρησιμοποιούν τα φυτά για να αναπτυχθούν, και τα ηλιακά κύτταρα χρησιμοποιούν για την παραγωγή ενέργειας».
Για να αποδείξει πόσο μεγάλη είναι αυτή η εφαρμογή, η Brite Solar κατασκεύασε ένα θερμοκήπιο 1.000 τετραγωνικών μέτρων για έναν αμπελώνα στην Ελλάδα. Με ηλιακά κύτταρα πλήρως καλυμμένο με νανοδομή, το θερμοκήπιο μπορεί να παράγει 50 kW ισχύος – αρκετά για να καλύψουν σχεδόν όλες τις ενεργειακές ανάγκες του θερμοκηπίου. «Για πρώτη φορά στη γεωργική ιστορία, αναφέραμε αρνητικό αποτύπωμα διοξειδίου του άνθρακα ανά χιλιόγραμμο παραγόμενων καλλιεργειών», δήλωσε.
Αλλά το θερμοκήπιο επίδειξης είναι κάτι περισσότερο από την παραγωγή ενέργειας. Έχει να κάνει και με την αύξηση των αποδόσεων. Στην πραγματικότητα, ο στόχος του ήταν να διπλασιάσει την απόδοση του αμπελώνα σε σχέση με αυτό που μπορεί να επιτευχθεί από έναν συγκριτικού μεγέθους υπαίθριο αμπελώνα.
Εδώ, τα θερμοκήπια έχουν ένα ιδιαίτερο πλεονέκτημα έναντι των γεωργικών αγρών: μπορούν να παράγουν καλλιέργειες όλο το χρόνο. Για παράδειγμα, ο αμπελώνας θερμοκηπίου στην Ελλάδα παράγει δύο συγκομιδές, μία το φθινόπωρο και μία δεύτερη κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Αυτός είναι ένας εξαιρετικός και σχετικά εύκολος τρόπος αύξησης των αποδόσεων χωρίς να χρειάζεται να δημιουργηθούν περισσότερες καλλιεργήσιμες εκτάσεις, πράγμα που θα μπορούσε τελικά να σημαίνει λιγότερη αποψίλωση των δασών.
«Όλα αυτά έχουν βαθιές περιβαλλοντικές επιπτώσεις και δείχνουν έναν νέο τρόπο γεωργίας – έναν τρόπο που είναι πλήρως ηλεκτρικός, λειτουργεί με ανανεώσιμες πηγές και είναι ικανός να παράγει με βιώσιμο τρόπο τα τρόφιμα που χρειαζόμαστε για να “ταΐσουμε” το μέλλον», κατέληξε ο κ. Κανόπουλος.
Με τον τρόπο αυτό, έργα όπως το PanePowerSW και το HyPErFarm υποστηρίζουν σημαντικές πολιτικές της ΕΕ όπως η πρωτοβουλία Farm2Fork, επιταχύνοντας τη μετάβαση της Ευρώπης προς ένα βιώσιμο σύστημα τροφίμων.
Πηγή: Horizon – The EU Research & Innovation Magazine
Ακολουθήστε το Cibum 
