Η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών συστημάτων στο έδαφος και η παραγωγή τροφίμων

Η ανάπτυξη των Φ/Β συστημάτων στην Ελλάδα τα τελευταία χρόνια είναι ραγδαία για πολλούς λόγους ενώ ειδικοί επισημαίνουν το αδιέξοδο στο οποίο είναι αρκετά πιθανόν να οδηγηθούν οι νέοι επενδυτές οι οποίοι δυσκολεύονται να αντιληφθούν τη νέα δυναμική που έχει δημιουργηθεί στο τομέα των ΑΠΕ στη χώρα. Όπως τεκμηριωμένα υποδεικνύουν έμπειροι γνώστες της δυναμικής των ΑΠΕ χωρίς τη δημιουργία εγκαταστάσεων αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας μεγάλης ισχύος και τον εκσυγχρονισμό των υπαρχόντων δικτύων μεταφοράς οι επενδύσεις σε νέους Φ/Β σταθμούς ενέχουν μεγάλο ρίσκο. Δεν θα πρέπει να αγνοείται το γεγονός ότι - σύμφωνα με το προκαταρκτικό “Εθνικό σχέδιο για την Ενέργεια και το Κλίμα (2023)” – το 2050 στα πλαίσια της πράσινης ενεργειακής μετάβασης και της απανθρακοποίησης της χώρας το μερίδιο της εγκατεστημένης ισχύος των Φ/Β συστημάτων (40.3 GW) θα είναι μεγαλύτερο από την εγκαταστημένη ισχύ όλων των άλλων ΑΠΕ μαζί (35.3 GW). Οι τοπικές διαμάχες σχετικά με τις ανταγωνιστικές χρήσεις της γης και με επίκεντρο το δίπολο “ενέργεια ή τρόφιμα” εντείνονται κατά καιρούς καθώς η διασφάλιση επαρκών ποσοτήτων τροφίμων και ενέργειας αποτελούν σημαντικούς στόχους όλων των κυβερνήσεων ενώ οι 3 από τους 17 στόχους της αειφόρου ανάπτυξης του ΟΗΕ αναφέρονται στο θέμα αυτό (Ο στόχος 2 για εξάλειψη της πείνας, ο στόχος 7 για τη παροχή επαρκούς και καθαρής ενέργειας και ο στόχος 13 για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής). 

Μέχρι σήμερα τα μεγάλα Φ/Β συστήματα εγκαθίστανται στο έδαφος ενώ για τα μικρότερα υπάρχει η δυνατότητα εγκατάστασης τους σε ταράτσες κτιρίων. Σταδιακά και για διάφορους λόγους αναπτύχθηκαν νέοι τρόποι εγκατάστασης Φ/Β πανέλων ορισμένα από τα οποία είναι διαφορετικά από τα συμβατικά (ημιδιαφανή, διπλής όψεως, κ.α.) όπως:

 Α) Η εγκατάσταση τους στη επιφάνεια υδάτινων ταμιευτήρων επί της οποίας επιπλέουν (Floating photovoltaics). Οι υδάτινοι ταμιευτήρες μπορεί να είναι φυσικοί ή ανθρωπογενείς ενώ μπορούν επίσης να εγκατασταθούν στη θάλασσα. Η νέα αυτή τεχνολογία αναπτύσσεται ραγδαία ιδιαίτερα σε πυκνοκατοικημένες χώρες/περιοχές με έλλειψη διαθέσιμων εκτάσεων για την εγκατάσταση τους. Το θεσμικό πλαίσιο για την εγκατάσταση επιπλεόντων Φ/Β στη χώρα μας δημιουργήθηκε πρόσφατα και υπάρχει έντονο ενδιαφέρον των επενδυτών για την εγκατάσταση τους σε υδάτινους αποδέκτες. Τα κύρια πλεονεκτήματα των επιπλεόντων Φ/Β είναι η αυξημένη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας των Φ/Β πανέλων που γειτνιάζουν με το νερό και η μειωμένη εξάτμιση νερού λόγω της μερικής κάλυψης της επιφανείας του υδάτινου αποδέκτη. Τα κύρια μειονεκτήματα των επιπλεόντων Φ/Β σχετίζονται με το αυξημένο κατά περίπου 10-15% κόστος τους σε σχέση με τα συμβατικά Φ/Β που εγκαθίστανται στο έδαφος καθώς και οι μη πλήρως κατανοητές επιπτώσεις τους στο βιοτικό και αβιοτικό περιβάλλον του υδάτινου αποδέκτη. 

Β) Η εγκατάσταση τους σε αγροτικές εκτάσεις σε ύψος 2 με 2.5 μέτρων από το έδαφος (Agrivoltaics). Αυτός ο τρόπος εγκατάστασης  τους επιτρέπει τη ταυτόχρονη παραγωγή αγροτικών προϊόντων και ηλεκτρικής ενέργειας. Τα αγροβολταϊκά επιτυγχάνουν την αρμονική συμβίωση των συστημάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και της παραγωγής τροφίμων, ζωοτροφών ή της βοσκής ζώων ενώ μειώνουν την εξατμισοδιαπνοή των καλλιεργειών ελαττώνοντας τις ανάγκες άρδευσης τους κάτι σημαντικό για περιοχές με μειωμένη επάρκεια υδάτινων πόρων. Το κόστος τους όμως είναι περίπου 20-30% υψηλότερο σε σχέση με τα συμβατικά Φ/Β που εγκαθίστανται στο έδαφος.

Γ) Η εγκατάσταση τους σε κτίρια (εκτός της ταράτσας τους) ενσωματωμένα στο κέλυφος τους όπως π.χ. στις προσόψεις τους ή σε αίθρια. Τα Φ/Β αυτά μπορεί να είναι ημιδιαφανή Φ/Β (Semi-transparent photovoltaics) ή δύο όψεων (Double-phase photovoltaics). Το κόστος των ημιδιαφανών Φ/β είναι υψηλότερο του κόστους των συμβατικών ενώ η εγκατάσταση τους στα κτίρια καλύπτει μέρος του φορτίου τους και δεν απαιτείται μεταφορά της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας σε μακρινές αποστάσεις. 

Δ) Τα κατακόρυφα Φ/Β πλαίσια (Vertical photovoltaics) δύο όψεων τα οποία μπορούν να εγκατασταθούν και στο έδαφος καταλαμβάνοντας ελάχιστο χώρο. Οι αποδόσεις των Φ/β αυτών είναι χαμηλότερες σε σχέση με των αντίστοιχων Φ/Β που εγκαθίστανται στο έδαφος με την επιθυμητή κλίση  ενώ το κόστος των Φ/Β διπλής όψεως είναι υψηλότερο. Όμως μπορούν να εγκατασταθούν σε τοποθεσίες που δεν σκιάζονται καταλαμβάνοντας μικρή επιφάνεια γης. 

Μελέτες σε διάφορες χώρες υποδεικνύουν ότι η εγκατάσταση Φ/Β συστημάτων σημερινής τεχνολογίας σε έκταση μικρότερη του 1% της συνολικής επιφανείας τους μπορεί να παράξει την απαιτούμενη ηλεκτρική ενέργεια για τη κάλυψη όλων των αναγκών τους. Όσον αφορά την εγκατάσταση Φ/Β συστημάτων σημερινής τεχνολογίας σε δώματα κτιρίων σε Ευρωπαϊκές χώρες μελέτες υποδεικνύουν ότι εφόσον καλυφθούν όλα τα δώματα κτιρίων η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια είναι περίπου ίση με τις ανάγκες τους.  Άλλες μελέτες υποδεικνύουν ότι τα Φ/Β συστήματα μπορούν να καλύψουν όλες τις ανάγκες σε ηλεκτρική ενέργεια του πλανήτη καλύπτοντας το 0.3% της επιφανείας του. Μελέτες κρατικών οργανισμών στις ΗΠΑ υποστηρίζουν ότι η εγκατάσταση Φ/Β συστημάτων στο 0.6% της συνολικής επιφανείας τους μπορεί να παράξει όλη την ηλεκτρική ενέργεια που χρειάζεται η χώρα. Ανάλογη μελέτη στη Κρήτη υποδεικνύει ότι για τη κάλυψη όλων των αναγκών σε ηλεκτρική ενέργεια του νησιού απαιτείται η εγκατάσταση Φ/Β συστημάτων σε επιφάνεια ίση με το 0.56% της συνολικής επιφανείας της Κρήτης ή σε επιφάνεια μικρότερη του 2% της καλλιεργήσιμης και ακαλλιέργητης έκτασης γης. 

Από τα προλεχθέντα γίνεται φανερό ότι σήμερα υπάρχουν πολλοί τρόποι εγκατάστασης των Φ/Β συστημάτων, σε κτίρια, σε υδάτινους ταμιευτήρες και σε ακαλλιέργητες, υποβαθμισμένες ή καλλιεργούμενες εκτάσεις.  Τα υπάρχοντα στοιχεία και οι μελέτες υποδεικνύουν ότι η χρήση τους σε ακαλλιέργητες ή καλλιεργούμενες εκτάσεις για τη κάλυψη των αναγκών σε πράσινη ηλεκτρική ενέργεια δεν θα επηρεάσει τη παραγωγή τροφίμων.  

Φωτό 1. Αγροβολταϊκό σύστημα τοποθετημένο σε ύψος περίπου 2 μέτρων από το έδαφος. Η παραγωγή πράσινης ηλεκτρικής ενέργειας δεν έρχεται σε αντίθεση με τη παραγωγή τροφίμων. 

Φωτό 2. Φ/Β σύστημα τοποθετημένο στην επιφάνεια υδάτινου ταμιευτήρα 

Φωτό 3. Φ/Β σύστημα ενσωματωμένο σε κτίριο

Φωτο 4. Κατακόρυφο Φ/Β σύστημα διπλής όψεως. Τα κατακόρυφα Φ/Β συστήματα απαιτούν μικρές εκτάσεις γης.

*Ο Γιάννης Στυλ. Βουρδουμπάς είναι Χημικός Μηχανικός ΕΜΠ, M.Sc., Ph.D.