Agrofotowoltaika – większe plony z energią w gratisie

Agrofotowoltaika to połączenie uprawy z instalacją fotowoltaiczną, w którym ten sam grunt daje plon i prąd, a rolnictwo pozostaje jego głównym przeznaczeniem. Zwykła farma na polu wyłącza ziemię z uprawy, nawet gdy między rzędami modułów rośnie trawa. O różnicy decyduje konstrukcja, wyniesiona albo ustawiona pionowo tak, by pod nią i między rzędami pracowały maszyny. Panele bywają te same.

Czym agrofotowoltaika różni się od farmy fotowoltaicznej na polu?

Agrofotowoltaika (Agri-PV, APV) to sposób użytkowania ziemi, w którym ten sam grunt daje jednocześnie plon rolny i energię elektryczną, a rolnictwo pozostaje jego głównym przeznaczeniem. Zwykła farma na polu działa odwrotnie: rzędy modułów zajmują ziemię, która wypada z uprawy, nawet gdy między stelażami rośnie trawa. Same panele słoneczne bywają w obu przypadkach identyczne. Różnicę robi konstrukcja i to, co dzieje się pod nią.

Granicę wyznacza jeden test: czy uprawa miałaby sens także bez paneli? Jeśli plon pod konstrukcją jest tylko pretekstem do postawienia modułów, to jest to farma z symboliczną uprawą. Niemiecka specyfikacja DIN SPEC 91434 zamienia ten test w liczby: grunt musi zachować co najmniej 66% plonu referencyjnego. Konstrukcja może przy tym wyłączyć z uprawy najwyżej 10% powierzchni w systemach wyniesionych i 15% w systemach niskich, w których uprawa rośnie między rzędami.

Koncepcja ma ponad czterdzieści lat. Adolf Goetzberger, założyciel instytutu Fraunhofer ISE, opisał ją razem z Arminem Zastrowem na początku lat 80. jako podwójne wykorzystanie gruntu.

Cień to zasób – jak panele zmieniają warunki pod sobą?

Roślina nie wykorzystuje całego światła, które na nią pada: powyżej pewnego natężenia fotosynteza już nie przyspiesza, a nadmiar promieniowania tylko nagrzewa liście. Częściowy cień zabiera tę nadwyżkę i ogranicza parowanie, dlatego gleba pod modułami dłużej utrzymuje wilgoć niż na otwartym polu.

Zadaszenie z modułów działa też na zużycie wody i na skutki pogody. Pod modułami obciążenie wiatrem jest mniejsze, a promieniowanie słabsze. Według przewodnika instytutu Fraunhofera może to ograniczyć zużycie wody. Instytut wymienia wśród zalet także ochronę upraw przed gradem i przymrozkami.

To, ile cienia trafia na pole, zależy od układu konstrukcji i rodzaju modułów. Podstawowe warianty są trzy:

• Konstrukcja wyniesiona – moduły stoją nad uprawą na wysokości co najmniej 2,10 m (taki prześwit wymaga specyfikacja DIN SPEC 91434), więc maszyny pracują pod nimi.
• Niska konstrukcja pionowa z modułami bifacjalnymi – rzędy stoją jak płot, a uprawa i przejazd maszyn mieszczą się w pasach między nimi.
• Moduły półprzezroczyste – przepuszczają część światła i dają rozproszony, równomierny cień.

O mikroklimacie pod instalacją decyduje więc jej projekt.

Które uprawy zyskują na zacienieniu, a które tracą?

Wynik zależy od gatunku i stopnia zacienienia: rośliny dobrze znoszące półcień zyskują, a gatunki potrzebujące dużo światła tracą część plonu. Której z tych liczb wierzyć? Każdej, o ile znasz warunki pomiaru, bo rozbieżne wyniki dotyczą różnych roślin, konstrukcji i sezonów.

Wyraźnie zyskują owoce jagodowe. Według wyników analizy Ember konstrukcja wyniesiona nad krzewami jagodowymi zwiększa plon nawet o 16%. Taka konstrukcja produkuje przy tym 63% energii, jaką dałaby klasyczna farma fotowoltaiczna. Krzewy jagodowe często uprawia się pod osłonami, więc moduły przejmują część tego zadania.

Zboża są na drugim końcu skali, bo potrzebują pełnego słońca. Nawet pszenica, która słabiej znosi cień, daje pod agri-PV 80% lub więcej typowego plonu. Tak wynika z raportu Ember o agri-PV. Straty przy uprawach polowych ogranicza konstrukcja pionowa, ponieważ cień pada wąskim pasem i w ciągu dnia przesuwa się po polu.

Upał potrafi przesunąć ten bilans. Pokazują to wyniki z Heggelbach z pilotażowej instalacji nad Jeziorem Bodeńskim. W bardzo gorącym lecie 2018 r. efektywność wykorzystania gruntu wzrosła tam do 186%. Oznacza to, że hektar z instalacją dał tyle, co 1,86 ha z uprawą i farmą prowadzonymi osobno. W chłodniejszym sezonie ta przewaga maleje, więc żaden z tych wyników nie jest obietnicą dla konkretnego gospodarstwa.

Energia w gratisie ma swoją cenę wejścia

Prąd z modułów jest tani w produkcji, ale konstrukcja agroPV kosztuje wyraźnie więcej niż zwykła instalacja naziemna. Koszt jednostkowy instalacji podnoszą wyższe słupy, mocniejsze fundamenty i rzadszy rozstaw modułów. Szacunki instytutu Fraunhofera dotyczą warunków niemieckich. Stawiają one koszt wytworzenia energii w agrofotowoltaice na 7–12 eurocentów za kWh.

Czy to więc prąd za darmo? Raczej drugi strumień przychodu: nadwyżki trafiają do sprzedaży energii, a własne zużycie chroni gospodarstwo przed wzrostem cen.

Przepisy, sieć i umowa dzierżawy agroPV w Polsce

Polskie przepisy nie znają osobnej kategorii agroPV, więc konstrukcja nad uprawą jest traktowana jak każda inna instalacja fotowoltaiczna na gruncie. Obowiązują ją te same ograniczenia co zwykłe farmy: zmiana przeznaczenia gruntów klas I–III wymaga zgody ministra właściwego do spraw rozwoju wsi. Na gruntach klasy IV plan miejscowy jest wymagany, gdy moc instalacji przekracza 150 kW albo energia ma być wytwarzana w ramach działalności gospodarczej.

Wąską furtkę daje skala. Według resortu rolnictwa grunt pod mikroinstalacją do 50 kW, która służy wyłącznie produkcji rolnej i nie sprzedaje energii, nie wymaga wyłączenia z produkcji. Większe projekty przechodzą pełną procedurę wyłączenia gruntu z produkcji. Niezależnie od niej pozwolenie na budowę instalacji fotowoltaicznej jest obowiązkowe przy mocy powyżej 150 kW.

W Polsce agroPV jest więc na razie na etapie pilotaży i zapowiedzi. Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny zamknął z partnerem przemysłowym drugi etap budowy farmy agrofotowoltaicznej w Witkowie koło Stargardu. Do 2029 r. farma ma objąć 10 ha. Jej liniowa konstrukcja wytwarza energię, zbiera deszczówkę i chroni uprawy przed stresem cieplnym. Ministerstwo Klimatu i Środowiska razem z resortem rolnictwa zapowiadało prace nad przepisami sprzyjającymi agroPV. Ustawowej definicji takiej instalacji wciąż jednak nie ma.

Osobną barierą jest przyłączenie do sieci. Operatorzy odmawiają wydania warunków przyłączenia z powodu braku mocy. W 2025 r. liczba odmów spadła według URE do 4897. Objęły one jednak rekordowe 107 GW mocy. Także po przyłączeniu sieć bywa ograniczeniem. Na długich liniach wiejskich obniżenie napięcia w sieci wymaga czasem zmian w ustawieniach falownika albo po stronie operatora.

Ryzyko niesie też umowa dzierżawy z inwestorem, który chce postawić instalację na cudzej ziemi. Przed podpisaniem umowy warto sprawdzić pięć zapisów:

• Prawo do prowadzenia uprawy pod konstrukcją i między rzędami przez cały okres umowy.
• Prześwit i rozstaw podpór dopasowane do szerokości maszyn używanych w gospodarstwie.
• Podział podatku od nieruchomości i skutków ewentualnej utraty dopłat bezpośrednich.
• Udział rolnika w przychodach ze sprzedaży energii albo prawo do części wytworzonego prądu.
• Obowiązek demontażu konstrukcji i rekultywacji gruntu po zakończeniu umowy.

Umowa bez pierwszego z tych zapisów zostawia rolnikowi wyłącznie rolę wydzierżawiającego ziemię.