A mezőgazdaság és az energia összefonódása
Bolygónk népességének fokozatos gyarapodása ahhoz vezet, hogy az élelmiszertermelés iránti kereslet is egyre növekszik. Ez a folyamat hatással van a mezőgazdasági erőforrásokra. Azokat a hagyományos gazdálkodási gyakorlatokat, amelyek a fosszilis tüzelőanyagok használatát részesítik előnyben, nem lehet tovább fenntartani.
A mezőgazdaság fenntarthatóbbá tételében a zöld energia jelentheti a megoldást. A megújuló energiaforrások használata fontos szerepet játszik mind a jövőbeli élelmiszerigények kielégítésében, mind a környezeti hatások minimalizálásában.
A fenntartható energiatermelés segítségét a mezőgazdasági szektor számos területen igénybe veheti. A megújuló energia, például a napenergia alkalmazható az öntözőrendszerek optimalizálásától kezdve a mezőgazdasági gépek energiaellátásáig.
A megújuló energia szuperképessége
A jövőre nézve bizakodásra ad okot, hogy megújuló energiaforrások egyre nagyobb népszerűségre tesznek szert. A népszerűsödésük többféle okra is visszavezethető. Ezek közül mondhatni a legfontosabb, hogy a fosszilis energiahordozók emberi mértékben nem képesek újratermelődni. Ezzel szemben a megújuló energiaforrások “szuperereje” abban rejlik, hogy egy emberöltőn belül újratermelődnek, ahogyan azt a nevük is sugallja.
A globális energiaválság is a megújuló energia kapacitásnövekedéséhez vezetett. Az országok végső célja az energiabiztonság megerősítése. Nincs ez másképp a mezőgazdaság terén sem. A megújuló energiaforrások alkalmasak a rendkívül magas energiaigényű agrárgazdaság energiafüggőségének hosszú távú csökkentésére.
További előnyeik közé tartozik a gazdaságok fenntarthatóságának növelése. A megújuló energiaforrások használata a szén-dioxid-kibocsátás csökkentésével jár együtt. A mezőgazdaság kapcsán láthattuk, hogy ez a szektor globálisan a második legnagyobb kibocsátó. Emiatt kiemelten fontos, hogy a mezőgazdasági energiatermeléshez megújuló forrásokat használjanak fel.
Nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy az energiatárolás kezdeti beruházási költségei kihívást jelenthetnek a gazdálkodók számára. Azonban a megújuló energia használata hosszú távon költségmegtakarítást és pénzügyi stabilitást eredményezhet. A gazdaságok az alacsony keresletű időszakokban többlet megújuló energiát tudnak termelni, amit a későbbiekben felhasználhatnak. Ezáltal elkerülik a villamosenergia magas áraiból eredő költségeket.
A megújuló energiaforrások típusai
A különböző megújuló energiaforrásokat két nagy csoportra oszthatjuk. Különbséget tehetünk fizikai és kémiai források között. Az előbbi kategóriába tartozik a nap-, a szél-, a víz- és a geotermikus energia.
A másik kategóriába tartozó kémiai források működési elve hasonló, mint a fosszilis hordozóké. A megújuló készletek viszont egy emberöltőn belül képesek újratöltődni, a fosszilis energiahordozókkal ellentétben. A kémiai források közé sorolható például a biomassza és a biogáz.
Cikkünkben bemutatjuk a napenergia és a mezőgazdaság kapcsolatát. Erre számos példát találunk Kínában, viszont egyre több ilyen projekt fordul elő akár a szomszédos országokban és Magyarországon is. Ezt követően betekintünk a kémiai források világába. Ebben a részben megismerkedhetünk a mezőgazdaságból származó biomassza és a biogáz különböző felhasználási módjaival.
Agrovoltaikus rendszerek, avagy a kellemes ötvözése a hasznossal
Amikor egy hagyományos napelemparkra gondolunk, akkor a lenti ábrához hasonló kép jelenhet meg a lelki szemeink előtt. Ilyen formában a panelek kizárólag az energiatermelést szolgálják.
Az úgynevezett agrovoltaikus rendszerek viszont bebizonyították, hogy megvalósítható a megújuló energia termelésének kettős hasznosítása. Ez az úttörő energiatermelési módszer a napelemek és a növénytermesztés ötvözéséből alakult ki. Az agrovoltaikus rendszerek célja a termőföldek produktivitásának fenntartása a panelek működtetésével párhuzamosan.
Ennek a kettős hasznosításnak többféle megoldási módja is elképzelhető. A szomszédunkban, Ausztriában például a napelemek különböző elhelyezésével kísérleteznek. Olyan projektekkel is találkozhatunk, amelyek a villamos energia termelését állattenyésztéssel kombinálják.
Rendhagyó módon felszerelt napelemek
„A szükség nagy úr” – tartja a mondás. Az innovációk is gyakran a szükségletek kielégítése iránti vágyból fakadnak. Erre példa, hogy a növekvő energiaárak kérdésének megoldására egy osztrák gazdálkodó agrovoltaikus megoldás alkalmazásához folyamodott. A tökföldjén függőlegesen felszerelt kétoldalú modulokból álló naperőművet épített. A technológia a német Next2Sun gyártótól származik. A napelemek vertikális kialakítása révén a földterület 90%-a továbbra is felhasználható növények termesztésére.
Forrás: Next2Sun
Egy másik, szintén ausztriai projekt keretén belül napkövető fotovoltaikus rendszer telepítésére került sor a Fertő-tó mellett. A 180 hektáros területre kiterjedő napelempark teljesítménye eléri a 164 MW-ot. A hagyományos agrovoltaikus rendszerekhez képest ebben az esetben a panelek nem rögzítettek. Egy erre a célra kifejlesztett nyomkövető rendszer segítségével mozgathatók. Ezáltal követni tudják a napfényt, akárcsak a napraforgók.
A szokásos mezőgazdasági tevékenység a napelemektől függetlenül továbbra is folytatható. A modulsorok között és alatt biogazdálkodás folyik, többek között bio csicseriborsó és bio krumpli betakarítását tervezik.
Forrás: Burgenland Energie AG
A Fertő-tó melletti beruházás a megújuló energiaforrások közül nem csupán a napenergia és a mezőgazdaság kombinálására irányul. Az épülő napelemparkot a jövőben összekapcsolják Ausztria jelenlegi legnagyobb szélerőműparkjával, amely a közeli Andauban (Mosontarcsa) található.
Hasonlóan az előző projekthez, az Anywhere Solar elnevezésű osztrák startup kéttengelyes követőrendszert fejlesztett ki agrovoltaikus alkalmazás céljából. “A nyomkövetőink mindig saját maguk keresik a napot. Emiatt a telepítési terület tájolásának és kialakításának nincs jelentősége” – nyilatkozta a cég vezérigazgatója. Egy integrált naptárfunkcióval ellátott webportál segítségével az üzemeltetők nyomon követhetik az árnyékolást és az öntözést.
A napkövető napelemeket mint innovációt mi is bemutattuk egy korábbi cikkünkben. Az ilyen tulajdonságú modulok óriási előnye, hogy szélsőséges időjárási körülmények között is megfelelően használhatók. Könnyebben ellenállnak például a jégeső okozta károknak, amelyek a hagyományos napelemek esetében komoly gondot jelenthetnek.
Állatok a láthatáron
Az agrovoltaikus rendszerek között olyanokra is találhatunk példákat, amelyek az állatok bevonásával színesítik a napelemparkok látványképét.
Európa eddigi legnagyobb agrofotovoltaikus projektje a SUNfarming nevű vállalkozás, az önkormányzatok, a polgárok, a mezőgazdasági földbirtokosok és a műszaki partnerek szoros együttműködésének köszönhető. Az 500 hektáros kiterjedésű létesítmény építése jelenleg is zajlik Németországban. Az agrovoltaikus rendszerek felállítását követően ezt a hatalmas területet nem csak takarmánytermelésre fogják használni. Olyan legelők kialakítását is tervezik, amelyek borjak és üszők nevelésére szolgálnak majd a jövőben.
Forrás: SUNfarming GmbH
A közelmúltban az Osztrák Államvasutak (ÖBB) is megvalósította saját agrofotovoltaikus projektjét. 19 000 napelemmodul menedéke alatt szám szerint 6000 tyúk és 60 bárány legelészhet. A villamos energiát egyedülálló módon hasznosítják. A megtermelt áramot közvetlenül a szomszédos vágányok felsővezetékébe táplálják.
Az ÖBB állítása szerint 2019 óta az összes létesítményének energiaellátásához megújuló energiaforrásokat használ. Az ehhez hasonló beruházások segítik abban, hogy a villamos energiát egyre nagyobb arányban tudja előállítani saját forrásból.
Forrás: ÖBB Group
Hogy hazai példát is említsünk, az E.ON napelemparkjában szintén találkozhatunk békésen legelésző bárányokkal. Erről a kreatív fűnyírási módszerről egy korábbi cikkünkben már beszámoltunk. A jámbor négylábúak nem csupán halkabb helyettesítői a zajos gépeknek. A fűnyírókkal ellentétben karbonsemleges üzemanyag, vagyis a fűfélék elfogyasztása hajtja őket. Nem mellesleg még a talaj trágyázásáról is gondoskodnak.
Napelemek az üvegházak és a halastavak tetején
A napelemek elhelyezésére sor kerülhet a nagy kiterjedésű földterületeken. Ugyanakkor a családi házak tetején is megjelenhetnek. Ráadásul 2027-től kötelező lesz minden új építésű ingatlanra napelemet telepíteni egy uniós irányelv értelmében.
Azonban a modulok elhelyezése akár üvegházak tetején is elképzelhető. Ez a felhasználási mód a napsugarakat átengedő transzparens napelemekkel valósítható meg. A Brite Solar nevű görög vállalkozáshoz köthető ilyen típusú innováció. A cég szerződést kötött egy nemzetközi vállalatcsoporttal a technológiát életre keltő gyártósor megépítésére.
A napelemeket gyártó berendezés kialakításában a rugalmasságot tartották szem előtt. Ennek köszönhetően minimális átállási idővel különböző átlátszóságú modulok állíthatók elő. A transzparencia mértéke a napelemek alatt élő növények fényigényéhez igazodik. A skála az egyáltalán nem átlátszó panelektől a fény 80%-át átengedő panelekig terjed.
Forrás: Brite Solar
Kínában bebizonyították, hogy még halastavak felett is működhetnek napelemparkok. A Concord New Energy nevű vállalatcsoport például egy 70 MW-os napelemparkot telepített egy kínai ipari tartományban található halastó fölé. A hal- és garnélarák-tenyésztés a moduloktól függetlenül zavartalanul folyhat tovább.
A panelek a vízfelület fölött nagyjából 1 méter magasságban helyezkednek el. Alkalmazásuk számos előnnyel jár. A napelemek képesek árnyékolni a halastavat, ezáltal csökkentik a víz hőmérsékletét és a párolgást. Az erős napsugárzás blokkolásával a halpusztulás gyakorisága is mérsékelhető.
A fenti projekthez a Trina Solar nevű vállalkozás szolgáltatott paneleket. A cég már 2015 óta hozzájárul ahhoz, hogy a beruházók Kínában egyre több halastó fölé tudjanak építeni napelemparkokat. A halászattal kombinált fotovoltaikus rendszerek telepítése olyan környezeti előnyöket hordoz magában, amelyekkel kapcsolatban tanulmány is készült.
Forrás: Trina Solar
A biomassza és a mezőgazdaság
Az előzőekben bemutatott példák a napenergia és a mezőgazdaság összefonódását ábrázolták. Azonban szoros kapcsolat áll fenn az agrárgazdaság és a biomassza, valamint a biogáz között is, amelyek szintén a megújuló energiaforrások közé tartoznak.
A biomassza fogalma a különféle szerves eredetű, fűtőértékkel bíró anyagokat foglalja magában. Ide sorolhatók az alábbiak:
- hagyományos mezőgazdasági termények melléktermékei és hulladékai (például a szalma, kukoricaszár, repce, napraforgó vagy más olajos növények),
- erdőgazdasági és fafeldolgozási hulladékok (többek között a faapríték vagy a fűrészpor),
- kifejezetten energetikai célra termesztett energianövények (például a fűfélék; a fák közül az akác, a nyárfa vagy a fűzfa; a takarmánynövények közül többek között a cukorrépa, a köles vagy a rozs),
- végül pedig az állati trágya és a települési szintű szerves hulladék.
Klasszikus hasznosítási lehetőségek
A biomassza energetikai hasznosítása kétféle módon is megvalósítható. Egyrészt közvetlenül elégethetik erőművekben vagy fűtőművekben. Másrészt biogáz erjeszthető belőle. A biogáz funkcionálhat gépjárművek bioüzemanyagaként, vagy fordítható hő- és villamosenergia termelésére is.
Az energetikai hasznosítás során a biomasszában fellelhető kémiai energia kinyerése történik. A kémiai energia keletkezése a fotoszintézisre vezethető vissza. A folyamat lényege, hogy a növények szén-dioxidot vonnak ki a levegőből. Ezt követően oxigént és különféle szerves anyagokat állítanak elő a napfény segítségével.
A különféle eredetű biomasszák megegyeznek abban, hogy az energetikai hasznosításuk karbonsemleges. Az elégetésük vagy az elgázosításuk során csak az a gázmennyiség szabadul fel, amelyet a növény megkötött az élete folyamán.
Innovatív felhasználási módok
A biomassza klasszikus felhasználási módjai mellett találkozhatunk innovációkkal is. Egy holland konzorcium például a ‘Funguschain’ elnevezésű projekttel állt elő. Az innovatív megoldás a gombákból származó melléktermékek hasznosítására irányul.
A projekt keretében különböző eljárásokkal értékes anyagokat vonnak ki a biomasszából. A gombamaradványokból kinyert magas értékű molekulák a későbbiekben alkalmazhatók többek között a kozmetikai vagy az élelmiszeriparban.
Az Európai Unió által finanszírozott ALFA-projekt célja az olyan biogáz termelésének népszerűsítése, amely az állattenyésztésből származó trágyát használja fel. Az állati eredetű biomassza hasznosítása pozitív hatásokkal jár mind gazdaságilag, mind a környezet szempontjából.
A fosszilis tüzelőanyagok helyettesítésével csökkenthető az üvegházhatású gázok kibocsátása. A trágyagazdálkodás javításával pedig mérsékelhető a levegő, a talaj, valamint a víz szennyezése. Ezzel a módszerrel a gazdák jövedelmének diverzifikálása szintén megoldhatóvá válik.
Az alga alapú biomasszák energetikai hasznosításában is rejlenek kiaknázatlan lehetőségek. Felhasználhatók például a fosszilis tüzelőanyagok fenntartható alternatívájaként. Az algák előnye, hogy gyorsan termeszthetők. Ezenkívül a szén-dioxid és a napfény felhasználásával olyan olajat termelnek, amely bioüzemanyaggá alakítható.
Az Algenol például egy olyan globális biotechnológiai vállalat, amely az alga alapú termékek kutatására szakosodott. Ezen belül foglalkozik többek között a biomasszából kinyerhető bioüzemanyag fejlesztésével.
Zárszó
A fenntarthatóság és az innováció olyan értékek, amelyek érvényesülésének elősegítésére szükség van mind a növénytermesztésben, mind az állattenyésztésben. A megújuló energia hatalmas szerepet játszik ezeknek az értékeknek a közvetítésében. A cikkünkben felsorolt pozitív hatásokból is látszik, hogy a használata hosszú távon bolygónk megőrzését szolgálja. Emiatt a mezőgazdaság és a megújuló energia kapcsolatának ápolása és fejlesztése rendkívül fontos a Föld jövőjére nézve.
A sorozat eddig megjelent cikkei:
1. Fenntarthatóság és innováció a mezőgazdaságban: Klímaváltozás és klímaalkalmazkodás
2. Fenntarthatóság és innováció a mezőgazdaságban: A mesterséges intelligencia és a robotok szerepe
3. Fenntarthatóság és innováció a mezőgazdaságban: Városi mezőgazdaság
4. Fenntarthatóság és innováció a mezőgazdaságban: Állattenyésztés és alternatív ételek
5. Fenntarthatóság és innováció a mezőgazdaságban: Növényi genetika, génmódosítás
6. Fenntarthatóság és innováció a mezőgazdaságban: Halászat
[A sorozat szerkesztői: Ali Amina, Nagy Noémi, Vasók Rita és Szomolányi Katalin]
