Техніко-економічний аналіз проєкту агрофотовольтаїчної системи на базі існуючої сонячної електростанції

2022;
: с. 73 – 80
https://doi.org/10.23939/jeecs2022.02.073
Надіслано: Жовтень 14, 2022
Переглянуто: Грудень 06, 2022
Прийнято: Грудень 14, 2022

A. Dutko, Ł. Putz, A. Yatseiko. Feasibility study for project of agrophotovoltaic system based on the existing solar power plant. Energy Engineering and Control Systems, 2022, Vol. 8, No. 2,
pp. 73 – 80. https://doi.org/10.23939/jeecs2022.02.073

1
Національний університет «Львівська політехніка»
2
Познанський технічний університет
3
Національний університет «Львівська політехніка»

Об’єктом дослідження є агрофотовольтаїчна система. Виконано аналіз умов функціонування однієї з діючих фотовольтаїчних електростанцій та виявлено обмеження генерації електроенергії через її надлишок  в енергосистемі, або через режимні обмеження, як за нормального стану електромережі, так і за окремих аварійних чи ремонтних ситуацій. Це призводить до недовиробництва електроенергії та зниження ефективності використання встановленої потужності сонячної електростанції (СЕС). Тому було запропоновано впровадження агровольтаїчної системи, що дозволяє більш ефективно використовувати земельні ресурси, підвищити врожайність сільськогосподарських культур, які можна висадити на території фотовольтаїчної електростанції, усунути обмеження з видачі генерованої потужності в електромережу шляхом її безпосереднього споживання на майданчику СЕС. За результатами техніко-економічного аналізу проєкту агрофотовольтаїчної системи на базі існуючої електростанції показано, що термін його окупності не перевищуватиме 3 років, а прибуток на 5 рік експлуатації такої системи становитиме до 279409 €.

  1. Blankenship R., Tiede D., Barber J., W. Brudvig G., Fleming G., Ghirardi M., Gunner M., Junge W., Kramer D., Melis A., Moore T., Moser C., G. Nocera D., Nozik A., R. Ort D., Parson W., Prince R., Sayre R. (2011) Comparing photosynthetic and photovoltaic efficiencies and recognizing the potential for improvement. Science (New York, NY). 332. https://doi.org/10.1126/science.1200165
  2. Nonhebel S. (2005) Renewable energy and food supply: will there be enough country? Renew. Sust. Energy Rev. 9:191–201. https://doi.org/10.1016/j.rser.2004.02.003
  3. Goetzberger A., Zastrow A. (1982) On the coexistence of solar energy conversion and plant cultivation. Int. J. Solar Energy. 1:55–69. https://doi.org/10.1080/01425918208909875
  4. Valle B., Simonneau T., Sourd F., Pechier P., Hamard P., Frisson T., Ryckewaert M., Christophe A. (2017) Increasing the total productivity of a land by combining mobile photovoltaic panels and food crops. Appl. Energy. 206:1495–1507. https://doi.org/10.1016/j. apenergy.2017.09.113
  5. Elamri Y., Cheviron B., Lopez J.M., Dejean C., Belaud G. (2018) Water budget and crop modelling for agrivoltaic systems: application that irrigated lettuces. Agric. Water Manag. 208:440–453. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2018.07.001
  6. Hannah L., Roehrdanz P.R., Ikegami M., Shepard A.V., Shaw M.R., Tabor G., Zhi L., Marquet P.A., Hijmans R.J. (2013) Climate change, wine, and conservation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 110:6907–6912. https://doi.org/10.1073/pnas.1210127110
  7. Hassanpour Adeh E., Selker J.S., Higgins C.W. (2018) Remarkable agrivoltaic influence he soil moisture, micrometeorology and water- use efficiency. PLOS ONE 13(11):e0203256. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0203256
  8. Ravi S., Macknick J., Lobell D., Field C., Ganesan K., Jain R., Elchinger M., Stoltenberg B. (2016) Colocation opportunities for large solar infrastructures and agriculture in drylands. Appl. Energy. 165:383–392. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.12.078
  9. Casarin D. (2012) R.E.M. Talk about the "Agrovoltaic": when agriculture discovers the photovoltaic, [Electronic resource]. Access mode: http://www.genitronsviluppo.com/2012/07/30/rem-agrovoltaico/ (in Italian)
  10. Rem Tec (2017) AGROVOLTAICO® TECHNOLOGY, [Electronic resource]. Access mode: https://www.remtec.energy/en/agrovoltaico/
  11. Corditec (2017) Our plant – Eco Field , [Electronic resource]. Access mode: http://corditec.it/solare/pagecampo.php?page=impianto&title=campo%20d%27eco&id=77  (in Italian)
  12. Dupraz C., Marrou H., Talbot G., Dufour L., Nogier A., Ferard Y. (2011) Combining solar photovoltaic panels and food crops for optimizing land use: towards new agrivoltaic schemes. Renew. Energy. 36: 2725–2732. https://doi.org/10.1016/j.renene.2011.03.005
  13. Marrou H., Dufour L., Wery J. (2013) How does a shelter of solar panels influence water flows in a soil – crop system? Eur. J. Agron. 50:38–51. https://doi.org/10.1016/j.eja.2013.05.004
  14. Valle B., Simonneau T., Sourd F., Pechier P., Hamard P., Frisson T., Ryckewaert M., Christophe A. (2017) Increasing the total productivity of a land by combining mobile photovoltaic panels and food crops. Appl. Energy. 206:1495–1507. https://doi.org/10.1016/j. apenergy.2017.09.113
  15. Fraunhofer Chile Research (2017) FIC AGRO PV Metropolitan Region: project progress. Presentation. March 2017. (in Spanish)
  16. Kinney K., Minor R., Barron-Gafford G. (2016) Testing predictions used to build an agrivoltaics installation on a small scale educational model. University of Montana, [Electronic resource]. Access mode: http://digitalcommons.calpoly.edu/star/386
  17. Pallone T. (2017) Agrivoltaics: how plants grown under Solar panels can benefit humankind, [Electronic resource]. Access mode: http://insights.globalspec.com/article/4802/agrivoltaics-how-plants-grown-under-solar-panels-can-benefithumankind?id=-777656564 ,
  18. A. Weselek, A. Ehmann, S. Zikeli, I. Lewandowski, S. Schindele, et al. Agrophotovoltaic systems: applications, challenges, and opportunities. A review. Agronomy for Sustainable Development, 2019, 39 (4), pp.35. ff10.1007/s13593-019-0581-3ff. ffhal-02877032
  19. Tonking New Energy (2018) Changshan PV station, [Electronic resource]. Access mode: http://tonkingtech.com/english/news_show.aspx?newsCateid=117&cateid=117&NewsId=137 ,
  20. Campana P.E., Leduc S., Kim M., Olsson A., Zhang J., Liu J., Kraxner F., McCallum I., Li H., Yan J. (2017) Suitable and optimal locations for implementing photovoltaic water pumping systems for grassland irrigation in China. Appl. Energy. 185:1879–1889. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.01.004
  21. Du F., Deng W., Yang M., Wang H., Mao R., Shao J., Fan J., Chen Y., Fu Y., Li C., He X., Zhu Y., Zhu S. (2015) Protecting grapevines from rainfall in rainy conditions reduces disease severity and enhances profitability. Crop Prot. 67:261–268. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2014.10.024
  22. Amaducci S., Yin X., Colauzzi M. (2018) Agrivoltaic systems that optimize land use for electric energy production. Appl. Energy. 220:545–561. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.03.081
  23. Zoellner J., Schweizer-Ries P., Wemheuer C. (2008) Public acceptance of renewable energies: results from case studies in Germany . Energy Policy. 36:4136–4141. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2008.06.026
  24. DAKAR Eleks. Real-time power system management tool for modeling, analysis, planning, and optimization of modern electrical networks. [Electronic resource]. Access mode: https://dakar.eleks.com/en/
  25. State register of plant varieties suitable for distribution in Ukraine. Kyiv: Derzhkomstat of Ukraine, 2020. 447 p. (in Ukrainian)
  26. I.S. Kudinenko. Mathematics of agribusiness: cultivation of asparagus. 2018. [Electronic resource]. Access mode: https://kurkul.com/blog/584-matematika-agrobiznesu-viroschuvannya-sparji (in Ukrainian)
  27. Mariupol Farm "AZOV". How many seedlings per hectare – Calculator. [Electronic resource]. Access mode:  https://plodopitomnik.com.ua/raschet-sazhencev-na-gektar/ (in Ukrainian)
  28. F. Belane. Asparagus. - Agropromizdat, 1986.- 128 p. (in Russian)
  29. N. Biliera. Fertigation is innovative approach to fertilization of agricultural crops. Agronom. – 12.07.2018 [Electronic resource]. Access mode:  https://www.agronom.com.ua/fertygatsiya-innovatsijnyj-pidhid-do-udobrenn.... (in Ukrainian)