Samma åker kan ge både mat och el – vertikala solpaneler öppnar nya möjligheter

Finländska forskare visar att jordbrukare kan kombinera odling och solelproduktion på samma åker, utan att ge avkall på lönsamheten. Med vertikalt monterade, dubbelsidiga solpaneler kan en mindre del av åkern ge ett betydande energitillskott samtidigt som marken fortsatt brukas som vanligt. Men otydliga regler kring jordbruksstöden bromsar ändå utvecklingen.

Åkerarealer är lämpliga platser för installation av solpaneler, men det vanligaste sättet – att täcka ett stort område med söderut riktade paneler – förhindrar samtidig användning av åkern för odling. Paneler kan också installeras vertikalt, vilket skulle möjliggöra fortsatt odling, men en sådan lösning är ännu ovanlig i Finland. 

I en gemensam studie av Åbo universitet och Åbo yrkeshögskola undersöktes om det i Finland är möjligt att kombinera produktion av solel och åkerbruk på ett sätt som är ekonomiskt lönsamt för jordbrukare. Storskalig agrovoltaik har tidigare studerats i andra länder men denna studie var den första som behandlade ämnet i Norden. Studiens budskap är tydligt. Samma åker kan användas samtidigt för produktion av solel och för odling genom att utnyttja vertikalt installerade, dubbelsidiga solpaneler. Jordbrukaren kan få en tydlig ekonomisk nytta av solel, även om endast en liten del av åkern reserveras för solpaneler.

– Genom att använda bara tio procent av åkerarealen för vertikala paneler kan jordbrukaren under finländska förhållanden producera cirka en tredjedel av den energi som en hel åker täckt med söderut riktade paneler skulle ge. På området mellan panelraderna kan man fortsätta odla som vanligt, säger doktorand Magda Szarek vid Åbo universitet, som också är huvudförfattare till studien.

Det lönar sig bäst för jordbrukaren att använda elen själv

Forskarna undersökte hur mycket utrymme som måste lämnas mellan panelraderna för att panelerna inte i betydande grad ska skugga grödorna eller varandra. För att undvika skuggning rekommenderar studien att man lämnar minst 8–10 meter mellan panelraderna, även om detta varierar något beroende på vilka paneler som används.

Enligt forskargruppens tidigare forskning fungerar vertikalt installerade, dubbelsidiga paneler särskilt väl i nordliga förhållanden om panelytorna riktas mot öster och väster. I norr står solen under sommarmånaderna länge lågt över horisonten, vilket gör att en vertikal panelyta särskilt effektivt kan utnyttja morgon- och kvällssolen.

En öst–västlig orientering är också fördelaktig eftersom produktionen av solel på morgonen och kvällen bättre motsvarar elförbrukningen. El som produceras av öst- och västvända paneler har sannolikt ett högre ekonomiskt värde, eftersom förbrukningen och priserna ofta är högre vid dessa tider och mängden solel i energisystemet är mindre än under produktionstoppen mitt på dagen. På en modellerad åker på 1,6 hektar producerade en sådan installation 548 megawattimmar (MWh) solel per år, vilket motsvarar den årliga elförbrukningen i cirka 45 egnahemshus.

Forskargruppen konstaterade i en tidigare studie att den största nyttan av solel uppnås när den kan användas på den egna gården, eftersom man då sparar både energipriset, elöverföringsavgifter och skatter på försäljning. El som produceras på åkern är alltså mest värdefull om jordbrukaren själv kan använda den.

Korn och vall ökar ljusreflektionen

Studien visade också att de odlade grödorna kan påverka hur mycket solel som produceras. Förutom direkt solljus påverkas elproduktionen nämligen av hur mycket marken runt panelerna reflekterar ljus mot panelytan. Enligt resultaten är korn och naturvårdsvall sådana grödor där reflektionen något ökar elproduktionen i vertikala paneler, men effekten på den totala årsproduktionen är måttlig. Den viktigaste faktorn för solelproduktionen är fortfarande avståndet mellan panelraderna.

– Det är också bra att komma ihåg att solelproduktion kan kombineras med betesdrift. Det verkar faktiskt som att djuren ofta uppskattar den skugga som panelerna ger på åkern, säger Szarek.

Avsaknad av reglering är en utmaning

Utmaningen med vertikalt installerade, dubbelsidiga solpaneler är att de inte producerar el om de hamnar i skugga. Det måste därför finnas gott om utrymme mellan panelerna, vilket gör det svårare att hitta installationsplatser i stadsmiljö, åtminstone i större skala.

– Därför undersöks möjligheterna med dubbelsidig teknik i samband med jordbruk. En framgångsrik kombination av solel och jordbruk kräver dock att lösningen erkänns inom ramen för jordbruksstöd och miljölagstiftning. I dagsläget är det till exempel oklart hur stor del av odlingsarealen som får användas för solelproduktion utan att det påverkar jordbruksstöden, säger Szarek.

Studien genomfördes som en del av RealSolar-projektet, finansierat av Finlands strategiska forskningsråd (STN). Forskningen kring olika solelinstallationer med beaktande av nordliga förhållanden fortsätter inom forskningsgruppen Solenergimaterial och -system vid enheten för materialteknik, ledd av professor Kati Miettunen.