Agrivoltaics applications : research review and implementation into Nordic environment

Abstract

Maatalousaurinkosähkö, millä tarkoitetaan yhdistettyä maankäyttöä maatalouden ja aurinkoenergian tuotantoon, on osoittautunut käyttökelpoiseksi ratkaisuksi Keski- ja Etelä-Euroopassa uusiutuvan energian tuottamiseen samalla kun se suojelee viljelykasveja lisääntyviltä äärisääilmiöiltä. Toimeksiantaja Energiequelle Oy tilasi tämän opinnäytetyön kehittääkseen aihetta ja tutkiakseen sen kannattavuutta ja toimivuutta Pohjoismaissa.

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia maatalousaurinkosähkön teknologian tasoa ja tarkastella aikaisempia tutkimuksia, Suomeen toteutettavissa olevaa tutkimushankkeen suunnittelua varten. Lisäksi, mallintaa tutkimusjärjestelmä käyttäen alalla yleisesti käytössä olevaa simulointi ohjelmaa ja simuloinnin tulosten perusteella arvioida alustavaa kannattavuutta sähköntuotannon kannalta. Työssä suunnitellaan ja simuloidaan kaksi erilaista maatalousaurinkosähkö tutkimusjärjestelmää, joilla on erilaiset painopisteet tutkimukselle.

Työn tulokset osoittavat, että maatalousaurinkosähköjärjestelmien eri toteutuksissa on erilaisia etuja toisiinsa verrattuna. Oikein toteutettuina järjestelmät kasvattavat peltoalueen tehokkuutta ja samalla maatalouden kannattavuutta. Maatalousaurinkosähköjärjestelmät ovat laaja aihe, joiden vaikutuksista viljelykasveihin täytyy tehdä jatko tutkimuksia, jotta voidaan tehdä johtopäätöksiä toimivuudesta ja toteutettavuudesta pohjoismaissa.

Agrivoltaics, the combined use of land for agriculture and solar energy production, has become a viable solution in producing renewable energy while protecting crops from increasing extreme weather events in Central and Southern Europe. Energiequelle Oy commissioned this bachelor’s thesis in order to develop the subject further and research it’s feasibility and functionality in the Nordics.

The goal of this thesis was to research the state-of-the-art of agrivoltaics and to review earlier done research in order to plan a research project site for the Nordic climate of Finland. Also, the goal was to simulate the research system using industry standard PV simulation software for a preliminary feasibility analysis focusing on the perspective of electricity production. Two research sites with different research objects and designs were planned and simulated.

Feasibility results reveal that different implementations of agrivoltaic systems have different benefits and advantages over the others. To add, when properly implemented, agrivoltaic systems increase the efficiency of arable land and the feasibility of agricultural practices. Agrivoltaics is a broad topic and further research on its effects on crops have to be conducted in order to draw conclusions on its functionality and feasibility in the Nordics.