W agrofotowoltaice istnieją różnorodne sposoby montażu paneli, w zależności od warunków klimatycznych, potrzeb upraw, typu gleby i oczekiwanych korzyści dla gospodarstwa. Poniżej opisujemy najpopularniejsze warianty i wymieniamy przykładowe gatunki roślin, które najlepiej się w nich sprawdzają.
Agrofotowoltaika Konstrukcje poziome (panele zamontowane płasko lub prawie płasko)
Charakterystyka:
Panele zamontowane równolegle do gruntu (lub z minimalnym kątem nachylenia, by umożliwić spływ wody).
Najczęściej ustawia się je na podwyższonych rusztowaniach (2–5 m wysokości), tak aby maszyny rolnicze mogły się pod nimi przemieszczać.
Zapewniają relatywnie jednolite zacienienie pola, przez co rośliny pod panelami mogą mieć mniejsze różnice między pełnym słońcem a cieniem.
Zalety:
Prostsza konstrukcja (w porównaniu do ruchomych trackerów).
Możliwość wygodnego zbierania wody opadowej ze stosunkowo płaskiej powierzchni.
Jednolita ochrona przed upałem i gradobiciem.
Wady:
Mniejsza elastyczność w dostosowywaniu kąta do pory roku (stały cień).
Przy braku odpowiedniej wysokości utrudniony przejazd wyższych maszyn.
Najlepsze rośliny:
Warzywa liściowe (sałata, szpinak, rukola, jarmuż): uwielbiają umiarkowane lub duże zacienienie; plony często wzrastają przy ochronie przed upałem.
Krzewy jagodowe (np. borówka wysoka, malina) – jeśli zagwarantujemy im ok. 30–50% przepuszczalności światła.
Rośliny korzeniowe (marchew, burak, rzodkiewka) – dobrze rosną przy umiarkowanym cieniu, choć potrzebują dość żyznej gleby i regularnego nawadniania.
Agrofotowoltaika Konstrukcje skośne / nachylone (standardowa instalacja fotowoltaiczna, ale uniesiona wyżej)
Charakterystyka:
Panele zamontowane pod pewnym kątem (np. 20°–30°), aby zoptymalizować uzysk energetyczny względem szerokości geograficznej.
Zazwyczaj montuje się je rzędowo: kilka rzędów paneli, między którymi znajduje się pas upraw.
Wysokość zależy od wymagań rolnika – np. 2–3 m w przypadku upraw niskich, 4–5 m dla upraw wymagających przejazdu kombajnów czy ciągników.
Zalety:
Optymalna wydajność energetyczna dzięki ustawieniu paneli pod właściwym kątem do słońca.
Możliwość konfiguracji rozstawu rzędów paneli, co pozwala sterować % zacienienia (gęstość instalacji).
Wady:
Nierównomierne zacienienie w ciągu dnia – rano i po południu cień przesuwa się po polu. Niektóre rośliny mogą to znosić gorzej, inne – lepiej.
Koszt wyższy niż w przypadku instalacji naziemnej (ze względu na konstrukcję podwyższającą).
Najlepsze rośliny:
Zboża (pszenica, jęczmień, owies), jeśli panele są odpowiednio wysoko i nie pokrywają zbyt dużego procentu pola (zacienienie do ok. 20–30%).
Rośliny strączkowe (fasola, groch), które cenią chłodniejsze warunki pod panelami i mogą rosnąć w ścieżkach między rzędami.
Warzywa kapustne (kapusta, brokuły, kalafior): w upalnych rejonach docenią cień, o ile w ciągu dnia część światła będzie docierać z boków.
Konstrukcje pionowe dla agrofotowoltaiki (panele ustawione w pozycji pionowej)
Charakterystyka:
Panele umieszczone pionowo w długich rzędach, przeważnie w orientacji północ–południe.
W południe rzucają stosunkowo wąski cień na glebę, ale rano i po południu – dłuższy cień po jednej ze stron.
Takie systemy bywają dwustronne (bifacial), co pozwala na wykorzystywanie światła odbitego od gleby z obu stron panelu.
Zalety:
Minimalne ograniczenie prac rolniczych na polu – grunt w zasadzie jest otwarty z góry, więc można używać dużych maszyn.
Dobre do upraw światłolubnych, które potrzebują głównie promieniowania pionowego w południe, natomiast przez większą część dnia mogą mieć częściowy cień z boku.
Wysoka wydajność energetyczna dzięki bifacialnym modułom, zwłaszcza w miejscach, gdzie gleba dobrze odbija światło (np. pokryta śniegiem lub jasną ściółką).
Wady:
Większa ekspozycja na wiatr – panele pionowe mogą wymagać solidniejszych fundamentów.
Cień jest dość dynamiczny w ciągu dnia (rano silny po zachodniej stronie, po południu – po wschodniej).
Najlepsze rośliny:
Kukurydza, słonecznik – światłolubne, wysokie rośliny, które zyskują dużo bezpośredniego słońca w południe (panele nie zasłaniają w zenicie), a rano i wieczorem mają częściowy cień. W rejonach upalnych cień bywa wręcz korzystny, chroniąc rośliny przed ekstremalnym gorącem.
Rośliny pastewne (lucerna, trawy): łatwy dostęp maszyn do koszenia i belowania, a cień boczny nie jest mocno szkodliwy.
Zboża (np. pszenica ozima) – sprawdzają się, jeśli udział paneli w całkowitej powierzchni nie jest zbyt duży (bo cień pionowy w początkowym etapie wzrostu jest niewielkim utrudnieniem).
Agrofotowoltaika Systemy z regulacją kąta (trackery, panele ruchome)
Charakterystyka:
Panele mogą zmieniać kąt nachylenia w ciągu dnia i roku, a czasem również obracać się w osi wschód-zachód (tzw. dwuosiowe trackery).
Umożliwiają dynamiczne sterowanie zacienieniem – np. w godzinach największego nasłonecznienia panele ustawiają się poziomo, chroniąc rośliny przed upałem; przy umiarkowanym świetle panele przechylają się, by wpuścić więcej słońca.
Najczęściej stosowane w sadach, winnicach i uprawach wysokowartościowych, gdzie precyzyjne sterowanie światłem przekłada się na jakość plonu.
Zalety:
Najwyższa potencjalna produkcja energii (trackery mają nawet do 30–40% wyższą wydajność od stacjonarnych paneli).
Elastyczność w dostosowaniu cienia i mikroklimatu do bieżących warunków pogodowych.
Możliwość ochrony upraw przed przymrozkami czy gradem (ustawienie paneli w „pozycji ochronnej”).
Wady:
Bardzo wysoki koszt inwestycyjny i większa złożoność systemu (mechanizmy obrotowe, czujniki).
Wyższe koszty serwisu (regularne przeglądy, możliwość awarii systemu sterowania).
Najlepsze rośliny:
Winnice: winorośl czerpie korzyści z precyzyjnego dawkowania słońca (mniej oparzeń jagód, ograniczenie stresu wodnego).
Sady owocowe (jabłka, morele, czereśnie, cytrusy): panele chronią drzewa przed skrajnymi zjawiskami (grad, nadmierne nasłonecznienie), a w razie potrzeby odchylają się, by doświetlić rośliny.
Warzywa i owoce delikatne (np. sałaty, papryka, maliny) w gospodarstwach ukierunkowanych na maksymalną kontrolę klimatu – trackery pozwalają niemal „programować” ilość światła.
Półprzezroczyste moduły fotowoltaiczne dla agrofotowoltaiki (transparentne / przepuszczające część światła)
Charakterystyka:
Specjalne moduły wykonane z materiałów cienkowarstwowych, organicznych lub z przerwami między ogniwami, przepuszczające światło rozproszone do gleby.
Mogą być montowane w różnej konfiguracji (poziomej, skośnej, przypominającej dach szklarni).
Zapewniają umiarkowany cień, często 20–50% przepuszczalności światła w zależności od konstrukcji.
Zalety:
Równomierne rozproszenie światła – brak ostrych kontrastów cienia i słońca.
Doskonała ochrona przed gradem, ulewnym deszczem i nadmiernym promieniowaniem UV.
Dobra opcja dla roślin ogrodniczych, owoców miękkich (np. maliny, truskawki) i warzyw liściowych o wrażliwych liściach.
Wady:
Niższa wydajność energetyczna (mniejsza powierzchnia czynna ogniw lub przepuszczanie części widma światła).
Koszty modułów półprzezroczystych są zazwyczaj wyższe od tradycyjnych paneli krzemowych.
Najlepsze rośliny:
Maliny, truskawki, borówki – w krajach o silnym słońcu panele pełnią rolę tunelu, chroniąc owoce przed poparzeniem i deszczem.
Warzywa liściowe (szpinak, endywia, jarmuż): preferują rozproszone światło i umiarkowany cień.
Zioła (bazylia, kolendra, pietruszka naciowa), które dobrze rosną w półcieniu i potrzebują równomiernej wilgotności gleby.
Plantacje sadownicze (drzewa i krzewy), gdy konstrukcja paneli zastępuje klasyczne zadaszenia i siatki cieniujące.
Jak dobrać rośliny do konkretnej konstrukcji agrofotowoltaiki?
Krok 1: Określ docelową wysokość i rozstaw paneli
Jeśli chcesz używać dużych maszyn (kombajn, ciągnik z opryskiwaczem), zaplanuj wysokość konstrukcji min. 4–5 m i odpowiedni odstęp między rzędami paneli.
Jeśli gospodarstwo jest nastawione na uprawy niskie (warzywa gruntowe, pasze) i wystarczy mniejszy prześwit, konstrukcja może być tańsza (2–3 m).
Krok 2: Oceń stopień zacienienia
Przy konstrukcjach gęsto pokrywających pole (np. panele poziome w układzie niemal dachowym), sprawdzą się rośliny cieniolubne lub półcieniolubne (liściaste, kapustne, jagodowe).
Przy rzędach paneli skośnych bądź pionowych, gdzie znaczna część pola w ciągu dnia nadal otrzymuje bezpośrednie słońce, można stosować rośliny światłolubne (zboża, kukurydza, pomidory), o ile zrozumiemy dynamikę cienia i zapewnimy wystarczające nawadnianie.
Krok 3: Uwzględnij lokalny klimat i warunki glebowe
W regionach gorących i suchych (np. południe Europy, Afryka) nawet rośliny światłolubne mogą zyskać na częściowym cieniu, zwłaszcza w okresie letnim.
W klimacie chłodniejszym (np. północ Europy) z kolei warto zadbać, by uprawy nie były zbyt mocno zacienione w krótkim sezonie wegetacji.
Krok 4: Zaplanuj rotację upraw lub uprawy mieszane
Agrofotowoltaika sprzyja eksperymentowaniu z różnymi gatunkami: można rotować rośliny w strefach bardziej zacienionych i lepiej nasłonecznionych, dążyć do wzbogacenia gleby (np. strączkowe jako przedplon), a także łączyć uprawę roślinną z chowem zwierząt (np. drób, owce).
Agrofotowoltaika to nowoczesne i kompleksowe rozwiązanie, łączące w sobie rolnictwo i produkcję zielonej energii. Dla rolnika kluczowe korzyści to:
większa stabilność finansowa (dochody z energii + dotychczasowe uprawy),
redukcja ryzyka klimatycznego (ochrona przed suszą, gradobiciem),
oszczędność wody,
możliwość utrzymania lub nawet zwiększenia plonów dzięki lepszemu mikroklimatowi,
poprawa wizerunku gospodarstwa jako proekologicznego i innowacyjnego.
O sukcesie decyduje właściwy dobór konstrukcji i roślin do lokalnych warunków klimatycznych, glebowych oraz potrzeb technologicznych gospodarstwa. Wiele badań (z Niemiec, Francji, Włoch, USA, Japonii, Indii czy Afryki Wschodniej) pokazuje, że przy dobrej konfiguracji i doborze gatunków tolerujących lub potrzebujących umiarkowanego cienia, możliwe jest podwójne wykorzystanie ziemi – zapewniając zarówno wartościowe plony, jak i czystą energię.
Comments