Φωτοβολταϊκά στο θερμοκήπιο για ταυτόχρονη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και προϊόντων θερμοκηπίου
Νικόλαος Κατσούλας και Χρυσούλα Παπαϊωάννου
Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας
Η ηλιακή ενέργεια είναι μια σημαντική πηγή ενέργειας που συγκαταλέγεται στις ανανεώσιμες μορφές παραγωγής ηλεκτρισμού. Ο Einstein περιέγραψε τη φύση του φωτός και το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα πάνω στο οποίο βασίζεται η φωτοβολταϊκή (ΦΒ) τεχνολογία, γεγονός που τον οδήγησε αργότερα στη λήψη του βραβείου Nobel στη Φυσική.
Η ΦΒ τεχνολογία μετατρέπει μέρος της διαθέσιμης ηλιακής ενέργειας απευθείας σε ηλεκτρισμό και ενώ οι πρώτες εφαρμογές είχαν απόδοση μόλις 6%, σήμερα τα εμπορικά διαθέσιμα φωτοβολταϊκά (ΦΒ) στοιχεία έχουν ανάλογα με τον τύπο τους, απόδοση που αγγίζει το 30%. Ο τύπος τους αυτός, εξαρτάται στην πραγματικότητα από τη μορφή του πυριτίου που διαθέτουν. Το πυρίτιο είναι μετά το οξυγόνο το 2ο σε αφθονία υλικό στον πλανήτη. Είναι γνωστό για τη χρήση του στον τομέα της ηλεκτρονικής, όμως από το 2007 η χρήση του στα ΦΒ συστήματα είναι αρκετά μεγαλύτερη. Το τελευταίο γεγονός καταδεικνύει την παγκόσμια αύξηση των Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (ΑΠΕ).
Στη χώρα μας ισχύει το Εθνικό Σχέδιο για την Ενέργεια και το Κλίμα (ΕΣΕΚ, ΦΕΚ Β΄4893) σύμφωνα με το οποίο η Ελλάδα είναι υποχρεωμένη μέχρι το 2030 να παράξει με τη βοήθεια των ΑΠΕ, τουλάχιστον το 35% της εθνικής καταναλισκόμενης ενέργειας, με παράλληλο στόχο τη μείωση των αέριων ρύπων κατά 55% και την παραγωγή φθηνής ηλεκτρικής ενέργειας, εναρμονιζόμενοι με τις αποφάσεις της Ευρωπαϊκής Ένωσης για μετάβαση στην κλιματική ουδετερότητα έως το έτος 2050. Σύμφωνα με την ετήσια έκθεση της SolarPower Europe, που δημοσιεύθηκε στα μέσα Δεκεμβρίου του 2023, η Ελλάδα καταλαμβάνει την 7η θέση στην παραγωγή ενέργειας από ΑΠΕ (εγκατεστημένη ισχύς 691 Watt/κάτοικο), με πρώτες χώρες Γερμανία, Ισπανία, Ιταλία.
Από τη χρήση των ΑΠΕ δεν θα έμενε εκτός ο Αγροτικός τομέας στον οποίο το ακριβό ηλεκτρικό ρεύμα ξεπερνά το 25% του κόστους φυτικής, ζωικής αλλά αλιευτικής παραγωγής, συμπιέζοντας τα περιθώρια κέρδους των αγροτικών επιχειρήσεων. Τα ΦΒ συστήματα του Αγροτικού Τομέα δηλ. τα Αγροβολταϊκά όπως ονομάζονται, είναι μια νέα σύγχρονη και επαναστατική μορφή ενσωμάτωσης των ΦΒ στη Γεωργία & την Κτηνοτροφία, καθώς σε αυτήν την περίπτωση υπάρχει διπλή χρήση της αγροτικής έκτασης. Ο συνδυασμός της με ταυτόχρονη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να αποτελέσει βιώσιμη λύση σε παγκόσμιο επίπεδο, τόσο στο θέμα της ενέργειας, όσο και στην παραγωγή τροφής.
Αν και οι προτάσεις και οι ιδέες για τον συνδυασμό της ηλιακής ενέργειας στη γεωργία χρονολογούνται από τη δεκαετία του 1980, η αγροβολταϊκή ενέργεια εξαπλώθηκε την πρώτη δεκαετία του 21ου αιώνα και σε περιπτώσεις όπως η Ελλάδα κυρίως στην περίοδο Covid-19. Το 2022 η εγκατεστημένη ισχύς με Αγροβολταϊκά ξεπέρασε τα 20 GW με ετήσια αύξηση 40% και μάλιστα αναμένεται ότι η χρήση της μετά το 2025 θα 5πλασιαστεί.
Από το 2020 τέθηκε σε ισχύ η πρώτη Κοινή Υπουργική Απόφαση (ΚΥΑ) η οποία καθορίζει το όριο για την εγκατάσταση ΦΒ σταθμών σε γη υψηλής παραγωγικότητας, ανά Περιφέρεια. Προβλέπονταν ότι ΦΒ σταθμοί με ισχύ έως 1 MW θα μπορούσαν να εγκατασταθούν σε γη υψηλής παραγωγικότητας με την προϋπόθεση ότι οι καλυμμένες εκτάσεις δε θα υπερβαίνουν το 1% του συνόλου των καλλιεργούμενων εκτάσεων κάθε Περιφερειακής Ενότητας.
Γενικά, εκτιμάται ότι παρόλο που υπάρχουν ιδιαιτερότητες σε κάθε χωράφι, για ένα ΦΒ πάρκο 50 kW χρειάζεται μια έκταση που κυμαίνεται από 500 – 600 m2. Η έκταση αυτή μειώνεται στα 300 m2 εάν τα ΦΒ τοποθετηθούν σε μια οροφή αποθήκης διότι δεν έχει σκίαση (Πανέτας, 2024). Επομένως, πρέπει να ληφθούν μέτρα σχετικά με την παραχώρηση γόνιμης έκτασης στην τοποθέτηση ΦΒ συστημάτων. Τα μέτρα αυτά αφορούν κυβερνητικές αποφάσεις όχι μόνο της Ελλάδας αλλά και των υπολοίπων χωρών της ΕΕ και όχι μόνο, καθώς επίσης και μέτρα που θα ελαχιστοποιηθούν τις επιπτώσεις από τη χρήση των ΦΒ συστημάτων στη Γεωργία.
Απαντήσεις σε πολλά από αυτά τα θέματα έρχεται να δώσει το πρόγραμμα REGACE (Horizon 2020) ύψους 5,5 εκατ. ευρώ, το οποίο εμπλέκει 5 χώρες με διαφορετικές κλιματικές συνθήκες και Νομοθεσία. Στο πλαίσιο του REGACE, θα εγκατασταθεί και δοκιμασθεί η ΦΒ τεχνολογία σε διαφορετικούς τύπους θερμοκηπίων, με διαφορετικές καλλιέργειες και διαφορετικό κλίμα και θα εξαχθούν συμπεράσματα για τη σωστή χρήση τους στο θερμοκήπιο. Οι προτάσεις αυτές θα κοινοποιηθούν στα κέντρα λήψης των αποφάσεων της ΕΕ τα οποία σχετίζονται με την εγκατάσταση των ΦΒ συστημάτων στη Γεωργία.
Ο Έλληνας Εταίρος του Προγράμματος είναι το Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας, στο Πιλοτικό Θερμοκηπιακό Πάρκο του οποίου τοποθετήθηκε στο Βελεστίνο η ΦΒ τεχνολογία, με την επίβλεψη του Διευθυντή του Εργαστηρίου Γεωργικών Κατασκευών και Ελέγχου Περιβάλλοντος Καθηγητή κ. Νικολάου Κατσούλα, της Καθηγήτριας του Τμήματος Γεωπονίας - Αγροτεχνολογίας κ. Χρυσούλας Παπαϊωάννου και των Επιστημονικών Συνεργατών του Πανεπιστημίου στο εξειδικευμένο αντικείμενο των ΑΠΕ, κ.κ Αικατερίνης Μπαξεβάνου και Δημητρίου Φείδαρου.
Το Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας έχει κληθεί να αντιμετωπίσει μία σημαντική πρόκληση: να εφαρμόσει ΦΒ στις στέγες θερμοκηπίων, συστήματα που λειτουργούν ανταγωνιστικά μεταξύ τους, καθώς και τα δύο χρειάζονται την ηλιακή ακτινοβολία. Τα ΦΒ θα τοποθετηθούν πάνω από την καλλιέργεια στο εσωτερικό του θερμοκηπίου, θα έχουν τη δυνατότητα ρύθμισης της σκίασης που θα προκαλούν στην καλλιέργεια και συνεπώς της παραγόμενης ηλεκτρικής ενέργειας και φυτικής παραγωγής. Στόχος του έργου είναι η ανάπτυξη της βέλτιστης στρατηγικής διαχείρισης των ΦΒ για την επίτευξη της μέγιστης δυνατής αξιοποίησης της ηλιακής ακτινοβολίας και των βέλτιστων συνθηκών ανάπτυξης της καλλιέργειας.
Μάλιστα το Πιλοτικό Θερμοκηπιακό Πάρκο του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας, θα είναι το μοναδικό ενεργειακό πάρκο Ανωτάτου Εκπαιδευτικού Ιδρύματος στην Ελλάδα συνδεμένο με το Ελληνικό δίκτυο διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, με την Αρωγή της Διοίκησης του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας και ιδιαίτερα του Πρύτανη κ. Χαράλαμπου Μπιλλίνη.
*Σε σύνολο 28,2 εκατ. στρεμμάτων καλλιεργούμενης γης, τα 48.720 στρέμματα είναι
θερμοκήπια.
*Ελλάδα: 8.319 εκμεταλλεύσεις θερμοκηπίων
*Ανά περιοχή: Κρήτη 2.932 εκμεταλλεύσεις με 15.509 στρ., Κεντρική Μακεδονία: 1.470 με 5.33
στρ., Δυτική Ελλάδα (Αχαΐα, Ηλεία και Αιτ/νία) 774 με 15.627 στρ., υπόλοιπη Πελοπόννησος
644 με 3.400 στρ. και Ήπειρος 534 με 1.633 στρ.
*Εξέλιξη θερμοκηπιακής καλλιέργειας τη 10ετία 1009-2020: Έχουμε μείωση 6,% (8.319 από
8.894) των εκμεταλλεύσεων, αλλά αύξηση 13,7% των στρεμμάτων (48.720 από 42.864).
*Κύριες θερμοκηπιακές καλλιέργειες: 38% ντομάτα, 25% φράουλα, 15% αγγουράκια, 15%
πιπεριές, 4% μελιτζάνες.
*Το 3% της συνολικής καλλιεργούμενης έκτασης είναι κηπευτικά.
*Από τα 10 δις. € της συνολικής αξίας των γεωργικών προϊόντων που παράγονται στην Ελλάδα-
περίπου 5% του ΑΕΠ, ένα μερίδιο 39% αντιστοιχεί στα φρούτα και τα κηπευτικά. Σχεδόν το 50%
αυτού, περίπου 18% ή κοντά στο 1,8 δις.€ αντιστοιχεί σε κηπευτικά.
*Η θερμοκηπιακή καλλιέργεια συνεισφέρει στο 18% της συνολικής αξίας των παραγόμενων
προϊόντων.
ΠΗΓΗ: ΕΛΣΤΑΤ
