Agrivoltaikk for å slå sammen «virkelige» gårder med solfarmer

Solfarmland?

Solar er raskt i ferd med å bli en viktig energikilde. Markedet for solenergi har vokst enormt de siste årene og forventes fortsatt å vokse med 15,4 % CAGR i USA frem til 2030.

Kilde: Grand View Research

Vestens adopsjon av solenergi blir faktisk overskygget av den globale veksten av solenergi, med Kina i front, da de er ansvarlige for flere solkraftprosjekt‑pipeline enn resten av verden til sammen.

China has been ramping up its renewable energy capacity year on year, installing more solar power between 2023 and 2024 than the previous three years combined, and more than the total global capacity installed in 2023.

This has put the Asian giant on track to achieve an installed wind and solar capacity of 1,200 GW by the end of the year, putting it six years ahead of the government goal.

Kilde: Energy Wind Down Media

Dette har fått viktige publikasjoner som The Economist til bokstavelig talt å kalle det en ny æra. Vi utforsket hvilken ny teknologi som vil gjøre det til virkelighet i Solalderen – En lys fremtid for menneskeheten.

Kilde: The Economist

Fremskritt innen halvlederproduksjon og en voksende stordriftsfordel i produksjonen av solcellepaneler har ført til en jevn nedgang i kostnadene for fotovoltaikk, som har blitt 30 ganger billigere siden 1990. Som et resultat dominerer fotovoltaikkteknologien nå solindustrien.

Kilde: EIA

Imidlertid begynner solenergi å støte på et problem. Dette skyldes at sol er relativt lav i energitetthet når man ser på arealbruk.

Faktisk er det en av de minst effektive energikildene med hensyn til arealbruk, med kun like karbonnøytral vind, vannkraft og biomasse som scorer dårligere.

Kilde: Wouter Beel Gravendeel

Dette fører til situasjoner hvor jordbruksland eller naturlige habitater blir dekket av solcellepaneler for kraftverk i stor skala. Så selv om dette reduserer karbonutslipp, medfører det mange uønskede bivirkninger, fra ødeleggelse av naturlige habitater til risiko for erosjon, spesielt i fjellområder.

For eksempel, i Fujian-provinsen i Kina kan du se hele disse åsene dekket av solcellepaneler.

Kilde: The Atlantic

Mangel på dyrkbart land

Dette er et voksende problem, da vi allerede mister store mengder dyrkbart land hvert år, opptil 100 millioner hektar årlig. Den største faktoren i disse tapene er ikke solfarmer, men erosjon, ørkenspredning, urbanisering, dårlige jordbrukspraksiser osv.

Dette betyr imidlertid ikke at løsningen på ett problem (karbonutslipp) skal bli et problem for et annet stort problem (tap av dyrkbart land).

Noen løsninger er åpenbare, som å utnytte tak, spesielt på industribygg, men også på boliger. Å bruke ørkenområder kan være et annet alternativ, men disse er også skjøre økosystemer, og fjerning av støv krever store mengder lokalt knappe vannressurser.

Dette kan være en del av løsningen, men for at sol skal erstatte fossile brensler fullstendig, må den fortsette å vokse i tosifret prosenttall i flere tiår. Og arealbruk vil bli et problem.

Derfor vil den beste løsningen være å kombinere landbruk og kraftproduksjon, ved hjelp av en metode kalt agrivoltaikk (landbruk + fotovoltaikk).

Kilde: Dezeen

Gårdsbygninger

Den enkleste måten å integrere solenergi i gårder på, er først å utnytte gårdsbygningers bemerkelsesverdig store takflater. Fra høydepot til garasjer og låver har mange gårdsbygninger høye, store, jevne tak som er perfekte for å installere solcellepaneler.

Kilde: X/Twitter

Selv om det kanskje ikke er teknisk agrivoltaikk, er dette et første steg som burde vært tatt i går.

Dette bør også være en nøkkelkomponent i å flytte jordbruket bort fra fossilt brensel gjennom noen komplementære initiativer som uansett vil være nødvendige for andre former for agrivoltaikk:

• Elektrifisering av traktorer og landbruksmaskiner.
  • Dette vil i stor grad avhenge av bedre batterier, da for tunge eller ikke autonome nok traktorer vil gjøre alternativet økonomisk uholdbart.
  • Dette kan også gjøres gjennom økt bruk av gårdsroboter, et tema vi utforsket i Investorer bør merke seg: Robotikk tar over jordbruket.
• Billig energilagring for å lagre nødvendig kraft på solfrie dager eller om vinteren.
  • Dette kan spesielt oppnås med termiske batterier, som kan brukes til å lagre solenergi og holde gårdsanlegg som innendørs dyrehus varme om vinteren.
• Mer desentraliserte og robuste elektriske nett, for å kunne koble produksjonen fra fjerntliggende gårder til nettet.
• Tilstrekkelig finansiering, da gårder allerede er lavmargin- og kapitalkrevende virksomheter, vil de fleste bønder være motvillige til å investere hvis renten er for høy.
  • Karbonprising kan også spille en rolle, ved å la bønder redusere sine utslipp med solcellepaneler.

Kraft i jordbruket

Hovedproblemet med å blande jordbruk og solkraftproduksjon er at de i teorien konkurrerer om den samme ressursen: sollys.

Sollys er tross alt energikilden for plantene som dyrkes, enten det er avlinger eller gress på beite. På en måte høster jordbruket allerede solenergi, men i form av spiselig biomasse i stedet for elektrisitet.

Så ved første øyekast kan det virke som en pipe-dream. Men ved nærmere undersøkelse er det mer komplekst enn bare at planter trenger solen som blir tatt bort av solpanelene.

Fotoinhibering

Selv om det er en praktisk forenkling, kan plantens fotosyntese forklares med et enkelt skjema som

“Inngangslys, vann og CO2 -> utgangssukker”, er prosessen faktisk svært kompleks.

Noe som skjer svært ofte under reelle åpenmarkforhold er et fenomen kalt fotoinhibering.

Dette er når sollyset er for intens for at planten kan absorbere det, noe som fører til produksjon av skadelige radikale oksidantmolekyler. Dette skader plantens fotosyntetiske evne og reduserer avlingene.

Kilde: Frontiers In Plant Science

Dette betyr at på de fleste sommerdager, spesielt i sørlige breddegrader, er sollyset for sterkt og skadelig for avlingene. Det betyr også at mesteparten av sollysets energi blir “sløst” og ikke fanget av avlingen.

I denne sammenhengen vil riktig avstand mellom solpanelene gi gunstig skygge, spesielt i de mest solrike timene.

Redusere vannforbruket

Den ekstra skyggen bør også begrense varmen på bakkenivå, da ekstrem varme skader avlingene. Den kan også generelt redusere behovet for vanning.

I noen tilfeller kan solpanelet til og med være en kilde til vanning. Dette skyldes panelenes tendens til å kondensere vann fra morgendugg og la det “regne” ned under dem.

Denne effekten kunne vært enda kraftigere dersom vi brukte vannabsorberende hydrogel under de fotovoltaiske solpanelene. Dette utnytter kun overskuddsvarmen fra solpanelet, ikke lyset som brukes til å produsere elektrisitet.

Om natten samler materialet vannmolekyler. Men om dagen, når solen varmer opp solpanelet, fordamper vannmolekylene og tar også med seg overskuddsvarme.

Industry Tap

Kjøling av solpaneler

Solpaneler kan bidra til å beskytte plantene mot overskytende lys, hjelpe dem med å kjøle seg ned og kreve mindre vann.

Imidlertid kan plantene i feltet også forbedre solpanelenes effektivitet. Dette skyldes at solpaneler også kan lide under overdreven sollys. Det som skjer er at den optimale temperaturen for et solpanel er rundt 25 °C (77 °F). For hver grad Celsius over dette, faller solpanelets effektivitet vanligvis med 0,3 % til 0,5 %.

Dette er ofte et problem for solfarmer i varme ørkenområder, hvor temperaturer over 40‑45 °C kan alvorlig skade prosjektets økonomi.

Ved å kontinuerlig fordampe vann og skape et fuktig dekke på bakken, kjøler avlingene de første meterne av luft over bakken. Dette kan kjøle ned solpanelet og øke avkastningen med flere prosent, spesielt på de varmeste sommerdagene.

Integrering av husdyrhold og solenergi

I ikke‑ørkenområder er et vanlig problem solfarmoperatører møter behovet for å holde gressveksten under kontroll, ellers vil gresset skygge solpanelene.

Dette håndteres vanligvis ved å ansette folk til å kjøre gressklippere for å kutte gresset. Og ironisk nok er disse ofte drivstoffdrevne gressklippere.

Et alternativ er å integrere solfarmen med beitedyr som sauer, gjess eller kyr. I stedet for å klippe gresset med drivstoff, blir det spist og organisk omdannet til melk, ull, kjøtt og lær.

Dette krever litt dedikert design, da operatøren må sikre at dyrene ikke tygger på kabler eller skader panelene. Men generelt vil dyrene kunne nå gress i alle hjørner mens de genererer inntekt fra landet, i stedet for å kreve lønn til vedlikeholdstekniker.

Som en ekstra bonus vil panelene også gi dyrene ly fra sol og regn.

Kilde: Rated Power

Støtte for vinranker

Et mulig design, som nå begynner å bli utforsket, er å bruke rammen på solpanelene som en støtte for planter som vinranker og druer.

Dette kan redusere arbeidskraften som kreves for å etablere vinmarken, da solpanelrammen har en dobbel funksjon og er svært robust. Den vil også gi samme fordel med hensyn til skygge, redusere vanningsbehov osv.

Kilde: Vinetur

Foreløpig er slik “vitivoltaikk” (vinbruk + fotovoltaikk) fortsatt en relativt eksperimentell idé, spesielt siden den kan påvirke smaken på den resulterende vinen. Og med vinproduksjon tar det mange år å fullt ut vurdere fordelene og begrensningene.

Likevel er det mange pågående tester med lovende første resultater, for eksempel i Tyskland, Frankrike, Italia og Spania.

Vertikale bifasiale paneler

Agrivoltaikk kan dra nytte av innovasjoner innen solteknologi. En av dem er bifasiale paneler.

De er designet for å utnytte lys som kommer både fra fronten og baksiden av panelet. Dette kan generelt øke deres energiytelse.

Det kan også muliggjøre nye installasjonstyper, for eksempel å plassere panelene vertikalt, på en øst‑vest‑akse.

• I mange klimaer «saturerer» middagssolen panelens evne til å absorbere lys, noe som reduserer interessen for å vende mot full sør.
• Bedre luftcirkulasjon senker paneltemperaturen, noe som reduserer avkastningstap fra overoppheting.
• Panelene kan absorbere reflektert lys, for eksempel fra snødekte områder.
• Snø er mindre sannsynlig å dekke panelet.
• Øst‑vest‑aksen maksimerer produksjonen om morgenen og kvelden når energietterspørselen er høyest og solproduksjonen er «manglende».

Kilde: Wikipedia

Når de blandes inn i agrivoltaikk, kan vertikalt installerte bifasiale paneler være mye lettere å integrere i tradisjonelle avlingsrekker, uten å forstyrre pløying, luking og dyrking utført av store traktorer.

Flytende solenergi

Flytende solfarmer har blitt diskutert som et alternativ til landbaserte solfarmer, da store vannkropper som dammer og innsjøer generelt er mindre verdifulle og produktive enn jordbruksland.

Her kan solpaneler også blandes med matproduksjon eller, mer spesifikt, akvakultur.

Kilde: Global Sea Food Alliance

I de fleste akvakultursystemer blir fisken matet med fôr produsert et annet sted, noe som gjør produksjonen av alger i vannet (fra sollys) lite viktig eller til og med negativ.

Dette kan også gi fiskeoppdretten en sekundær inntektsstrøm.

Ingenting er perfekt

Til tross for sine mange fordeler, vil agrivoltaiske installasjoner måtte håndtere noen problemer som sannsynligvis er vanskelige å løse.

Kompleksitet

Fordi de kombinerer to relativt komplekse systemer, er agrivoltaiske design vanskeligere å lage og implementere:

• Det må finne riktig kompromiss mellom sollyset som trengs av avlingene og den tetteste mulige paneloppsettet.
• Det må holde plass for sirkulasjon av landbruksmaskiner som ofte er store og tunge.
• Bøndene må utdannes om teknologiens potensial, og få veiledning i prosessen med å konvertere felt til agrivoltaikkteknikker.

Produktivitetstap

Til tross for mange potensielle synergier, er det sannsynlig at agrivoltaikk vil føre til lavere avlingsutbytte og lavere fotovoltaisk avkastning per kvadratmeter.

Den totale avkastningen kan være større enn for den samme overflaten delt mellom kun én bruk.

Men likevel kan dette forårsake problemer som økte kostnader for tilkobling av panelet til en større overflate eller begrense effektiviteten av sprøyting av pesticider og gjødsel.

Den ekstra kompleksiteten kan også føre til mer komplekse oppgaver, som kan koste ekstra arbeidstimer og redusere den samlede økonomiske effektiviteten i programmet.

Konklusjon

Agrivoltaikk er en sannsynlig retning store solfarmer vil ta, spesielt i regioner med dyrkbart land som må bevares for matproduksjon.

Det vil imidlertid ta tid, da eksperter må optimalisere design, solinstallatører må trenes, bønder må overbevises, finansiering må gjøres tilgjengelig osv.

Det mest sannsynlige scenariet er at tidlige innovatører tar i bruk dette mens lange rekker av hevede vertikale bifasiale paneler integreres med minimal innsats i tradisjonelle gårder.

På lang sikt kan det bli et mye mer vanlig syn, spesielt når det kombineres med en flåte av små roboter.

De vil bruke elektrisitet fra disse panelene til å så og overvåke avlinger, kontrollere ugress med laser, plukke frukt osv.

Kilde: Advanced.farm

Investere i agrivoltaikk

Agrivoltaikk er fortsatt, for nå, et relativt fremvoksende felt, med de fleste solprofesjonelle som bare begynner å tilpasse seg potensialet.

Så for nå konkurrerer solfarmer hovedsakelig med jordbruket om land. Men i fremtiden kan verdens 500 + millioner bønder tilby resten av verdens befolkning ikke bare mat, men også energi.

Du kan investere i solenergiselskaper gjennom mange meglere, og du kan finne her, på securities.io, våre anbefalinger for de beste meglerne i USA, Canada, Australia, UK, så vel som mange andre land.

Hvis du ikke er interessert i å velge spesifikke solenergiselskaper, kan du også se på ETF-er som Global X Solar ETF (RAYS), Invesco Solar ETF (TAN), eller Global X China Clean Energy ETF (2809.HK), som vil gi en mer diversifisert eksponering for å kapitalisere på sol- og ren energibransjen.

Du kan også lese vår artikkel om «Topp 10 solenergiaksjer å investere i».

Solenergiselskaper

1. Daqo New Energy Corp.

Dette kinesiske selskapet er en av verdens ledende innen polysilikonproduksjon, den sentrale komponenten for produksjon av solcellepaneler. Dette gjør også Daqo til en av de grunnleggende pilarene i Kinas dominans over solcelleproduksjonssektoren.

Selskapet har økt sin produksjonskapasitet svært raskt, mer enn 8‑fold siden 2019.

Kilde: Daqo

Daqos posisjon i sentrum av solcellepanelforsyningskjeden gjorde at de kunne dra stor nytte av sektorens vekst, med inntekter som vokste fra 0,68 mrd. $ i 2020 til 4,6 mrd. $ i 2022. Etter en oppsving i 2022 har polysilikonprisene roet seg, noe som har fått aksjekursen til å falle fra toppunktet i 2021.

Selskapets kommunikasjon og nettside er litt lite imponerende, men ikke utenfor karakteren for et industrielt B2B‑selskap, mer fokusert på sitt image i bransjen enn på det brede publikum eller utenlandske investorer.

Aksjen har blitt handlet svært billig i forhold til P/E eller kontantstrøm. Dette skyldes delvis kontroverser, med selskapet knyttet til bruk av tvangsarbeid i Xinjiang og samtaler i Washington DC om ytterligere sanksjoner mot selskaper som opererer i regionen.

Investorer bør være klar over at Daqo-aksjen bærer en svært reell geopolitisk risiko og et stort økonomisk oppsving på grunn av sine lave verdsettelsesmultipler.

2. JinkoSolar Holding Co., Ltd.

Jinko er en av verdens største produsenter av solcellepaneler, og er hovedsakelig basert i Kina. For å unngå toll diversifiserer selskapet sin produksjonsbase, med produksjon av silisiumskiver i Vietnam og solceller i Malaysia og USA.

Kilde: Jinko Solar

Uansett er selskapet ikke overdrevent eksponert mot vestlige markeder, med Kina, Asia‑Stillehavsregionen (APAC) og fremvoksende markeder som utgjør mesteparten av selskapets virksomhet.

Kilde: Jinko Solar

Jinko har levert 230 GW solceller i selskapets historie og 20 GW i Q1 2024, opp fra 14,5 GW bare ett år siden.

Dette gjør Jinko til nummer 1 i fotovoltaikkindustrien.

Jinkos mest avanserte solcelle, N‑type, oppnår en bemerkelsesverdig høy energiytelse på 25,8 %. Den tilbyr bifasiale paneler.

I 2023 tok N‑type over mesteparten av Jinkos salg, og representerte 80 % av hele leveransene, med mer kapasitet fra et 56 GW produksjonsanlegg som forventes å nå full hastighet innen slutten av 2024 for å utgjøre 90 % av leveransene ved årsskiftet.

Den totale produksjonskapasiteten forventes å nå 120‑130 GW, eller nesten halvparten av selskapets samlede produksjon i hele historien.

For å grønnere produktprofilen har Jinko Solar også lansert NeoGreen, det første N‑type solpanelet som er produsert helt med fornybar energi (i stedet for den vanlig brukte kull i Kina).

Jinkos ultra‑aggressive vekst i produksjonskapasitet gjenspeiler selskapets tillit til sin N‑type‑teknologi og ambisjon om å erobre eksportmarkedene i Asia, Afrika og Sør‑America. Og det generelle utsiktene for at solenergi skal overta verdens energisystemer.