과일과 채소에 대한 Agri-PV의 이중 이점: Agri-Photovoltaics로 사과의 햇볕 화상을 방지하고 전기를 생성합니다.

🍎🌞 Oberkirch-Nußbach의 Vollmer Obsthof에서는 선구적인 농업용 태양광 발전 시스템이 거의 1년 동안 운영되었습니다. 약 1.5헥타르 부지에 건설된 이 시설은 3미터 높이의 철골 구조물에 설치되어 사과, 자두, 배, 블랙베리 재배와 태양광 발전을 결합합니다. 이 혁신적인 기술은 외부 요인으로부터 식물을 보호하는 동시에 농경지를 차지하지 않고 환경 친화적인 에너지를 제공합니다.

📊🌿 이 프로젝트는 바덴-뷔르템베르크의 "농업-PV 모델 지역"의 일부이며 농업과 에너지 생산 간의 시너지 효과를 최적화하기 위해 과학 기관에서 집중적으로 연구하고 있습니다. 초기 결과는 작물 품질과 에너지 수확량에 대한 유망한 이점을 보여주며, 이는 이 기술의 미래 잠재력을 나타냅니다.

농업-태양광 모델 지역 Baden-Württemberg - Oberkirch-Nussbach에 있는 연구 시설의 일부는 완전 차광 모듈과 함께 작동합니다. - 이미지: Fraunhofer ISE

유럽의 중심부에 위치하고 기술 혁신으로 유명한 연방 주 바덴뷔르템베르크(Baden-Württemberg)에서 농업과 에너지 생산의 미래를 크게 바꿀 수 있는 뛰어난 연구 프로젝트가 시작되었습니다. "바덴-뷔르템베르크를 위한 모델 지역 농업-태양광 발전"이라는 제목으로 유명한 프라운호퍼 태양 에너지 시스템 ISE 연구소가 이끄는 13개 파트너로 구성된 컨소시엄이 농업-태양광 발전(APV)을 위한 다양한 파일럿 시스템을 설정하는 이니셔티브입니다. .

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• Baden-Württemberg의 농업-태양광 모델 지역

🍏🚜🌞 약 1.5헥타르의 면적에 건설된 Oberkirch-Nußbach의 Vollmer Obsthof에서 혁신적인 농업용 태양광 시스템이 거의 1년 동안 운영되었습니다. 3미터 높이의 강철 구조물에 장착된 이 시스템은 사과, 자두, 배, 블랙베리 재배를 담당하며, 과일을 외부 요인으로부터 보호하는 동시에 농지를 잃지 않고 전기를 생산하는 두 가지 이점을 제공합니다.

🔄🌞 최대 생산량을 위한 이동식 모듈

이 시스템의 뛰어난 특징은 이동성과 센서 기반 제어입니다. 설치된 PV 모듈의 절반은 가능한 최고의 에너지 생산량을 달성하기 위해 태양의 위치를 ​​따릅니다. 나머지 절반은 식물의 빛 요구 사항을 고려하여 최적의 성장을 촉진하도록 프로그래밍되었습니다.

🔧👷‍♂️ Kehl의 엔지니어링

이 정교한 시스템은 Intech Clean Energy라는 회사에서 개발하고 구축했습니다. Ortenaukreis의 Kehl에 본사를 둔 이 회사는 20년 전 Hansjörg Vollmer에 의해 설립되었으며 현재 그의 아들 Christoph Vollmer가 관리하고 있습니다.

⚡⚡ 농업과 에너지의 시너지 효과

Agri-PV 시스템은 에너지 생산과 농업 간의 시너지 효과를 조사하고 최적화하는 것을 목표로 하는 Baden-Württemberg 주가 운영하는 "Model Region Agri-PV" 연구 프로젝트의 일부입니다. Baden-Württemberg 주 환경부 장관인 Andre Baumann도 시설 공식 개관식에 참석하여 농업과 재생 에너지의 혁신적인 결합을 칭찬했습니다.

📊🔬 연구 목적 및 초기 결과

이 프로젝트의 핵심 목표는 식물의 에너지와 과일 수확량을 모두 분석하는 것입니다. 프라이부르크에 있는 프라운호퍼 태양에너지 시스템 연구소(ISE)는 생성된 전기를 평가하는 역할을 담당하고, 카를스루에 근처의 아우구텐베르크 농업기술센터(LTZ)는 PV 모듈 아래 과일의 발달을 조사합니다.

🌡️🍏 첫해 이후 긍정적인 관찰

첫 번째 긍정적인 관찰은 첫해 이후에 이루어질 수 있습니다. LTZ 연구원들은 정기적으로 과수원을 방문하여 모듈 아래의 온도 변동이 모듈이 없는 참조 영역보다 낮다는 것을 발견했습니다. 이는 LTZ의 Greta Ott가 설명했듯이 사과가 더 시장성이 있다는 것을 의미했습니다. 아직 질병이나 해충 침입 측면에서 유의미한 차이가 확인되지는 않았지만 신뢰할 수 있는 결과를 얻으려면 수년간의 추가 연구가 필요합니다.

🌳🍑 현장 경험과 관찰

Hansjörg Vollmer 자신도 자신이 참조한 영역과 비교했을 때 상당한 차이를 발견할 수 있었습니다. PV 모듈 아래의 토양은 여름에 느슨해지며 빨리 건조되지 않는 것으로 나타났습니다. 게다가, 식물의 잎은 더 푸르고 활력이 넘쳤습니다. 특히 자두에서는 뚜렷한 차이가 눈에 띄었습니다. 모듈 아래에서 자란 이 과일은 열 스트레스에 노출되지 않았으므로 탄력성이 더 뛰어났습니다. 사과의 경우, 일주일 후에 수확할 수 있음에도 불구하고 일광화상이나 우박으로 인한 피해를 입지 않는다는 사실을 발견했습니다.

🌟⚖️ 농업과 에너지가 상생하는 상황

따라서 Vollmer 과일 농장의 농업-PV 시스템은 에너지 생산에 기여하고 과일 수확량을 증가시킨다는 점에서 윈윈(win-win) 상황을 나타냅니다. PV 모듈은 폭우, 우박, 강렬한 햇빛으로부터 과일을 보호하고 온도 분포를 보다 균일하게 보장하여 수확 품질을 향상시킵니다.

🚜🌲 농업의 미래에 대한 잠재력

이 기술은 농업의 미래에 대한 큰 잠재력을 보여줍니다. Agri-PV 시스템을 사용함으로써 농부들은 수확량을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라 기존 에너지원에 대한 의존도도 줄일 수 있습니다. 또한 이러한 지역의 이중 이용은 토지 이용을 보다 효율적으로 만들고 온실가스 감축에 기여함으로써 생태학적 이점을 제공합니다.

📈🌐 모델 지역 및 글로벌 관점

오버키르히-누스바흐(Oberkirch-Nußbach) 프로젝트의 성공은 다른 지역, 특히 극심한 기후 조건에 시달리거나 과일과 채소 재배를 위해 넓은 지역을 사용하는 지역의 모델이 될 수 있습니다. 이 기술의 확장성과 적응성을 통해 유사한 시스템을 전 세계적으로 구현하여 농업 생산과 지속 가능한 에너지 생산을 모두 촉진할 수 있습니다.

📚🌱 인식 제고 및 정부 자금 조달

또한 Agri-PV와 같은 혁신적인 기술은 재생 에너지를 전통적인 농업 관행에 통합하는 데 대한 인식을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다. 정부 자금 지원 프로그램과 보조금은 이러한 시스템의 사용을 더욱 촉진하여 보다 환경 친화적이고 지속 가능한 농업을 지원할 수 있습니다.

🔬🏫 연구 및 교육

또한 Agri-PV 기술은 연구 및 교육 측면도 제공합니다. Fraunhofer ISE 및 LTZ와 같은 과학 및 연구 기관의 참여를 통해 이러한 시스템을 개선하고 최적화하는 데 기여하는 추가 통찰력을 얻을 수 있습니다. 농부, 과학자, 기술자 간의 지식 교환과 협력은 이 기술의 잠재력을 최대한 활용하는 데 매우 중요합니다.

🌍❤ 글로벌 도전에 기여

전반적으로 볼머(Vollmer) 과일 농장의 농업-PV 시스템은 혁신적인 기술이 농업 및 에너지 생산에 있어 전 세계적 과제를 극복하는 데 어떻게 기여할 수 있는지 인상적으로 보여줍니다. 이는 농민의 삶의 질과 경제적 상황을 개선하는 동시에 환경 보호에 크게 기여하는 선구적인 솔루션을 나타냅니다. 이러한 시스템의 추가 연구 및 개발을 통해 미래의 농업은 기후 변화와 증가하는 세계 인구의 과제를 성공적으로 해결하기 위해 더욱 지속 가능하고 탄력적으로 만들어질 수 있습니다.

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🌞 Agri-PV 모듈을 통한 일광화상 방지 및 추가 수확량

농업은 많은 어려움에 직면해 있습니다. 폭염, 폭우, 우박과 같은 극심한 기상 현상은 정기적으로 수확을 위협하고 식물에 상당한 피해를 입힙니다. 직사광선에 의해 과일이 손상되기 때문에 일광화상으로 인한 손상은 특히 과일 재배에 널리 퍼져 있습니다. 여기서 농업용 태양광발전(Agri-PV)은 식물을 보호할 뿐만 아니라 동시에 재생 가능한 에너지를 제공하는 혁신적인 솔루션을 제공할 수 있습니다.

Oberkirch-Nußbach의 시간제 농부인 Hansjörg Vollmer는 이미 Agri-PV에 대한 첫 번째 긍정적인 경험을 했습니다. 그는 과수원에서 식물 위에 설치된 태양광 모듈을 사용합니다. 이 모듈은 두 가지 이점을 제공합니다. 즉, 전기를 생산할 뿐만 아니라 과도한 햇빛으로부터 식물을 보호합니다. Vollmer는 “우리는 매우 일관된 수확량을 기록했고 햇볕에 탄 사과는 한 개도 없었습니다.”라고 Vollmer는 자랑스럽게 보고하며 모듈이 없는 비교 영역의 사과에서 햇볕에 의한 화상이 발생했다고 덧붙였습니다.

🌱 토양 상태가 개선되고 식물이 더 건강해집니다.

그러나 Agri-PV 모듈의 긍정적인 효과는 일광화상 방지 그 이상입니다. Vollmer는 자신의 들판에서 토양이 여름에도 느슨하게 남아 있고 빨리 마르지 않는다는 것을 발견했습니다. 이러한 관찰은 태양광 모듈에 의해 드리워진 그림자에 기인할 수 있으며, 이는 지상의 직사광선을 줄여 증발을 줄입니다. 식물 자체도 더 나은 건강을 보여주었습니다. Vollmer는 잎이 보호되지 않은 지역보다 더 푸르고 활력이 넘친다고 보고했습니다.

특히 자두와 같은 민감한 과일의 경우 유의미한 차이가 눈에 띄었습니다. 덮은 자두는 열 스트레스에 노출되지 않았으므로 더 나은 회복과 발달을 보였습니다. 사과도 캐노피의 혜택을 받았지만 일주일 후에 수확할 수 있었습니다. 농부는 “일광화상도 없었고 우박 피해도 없었다”고 말했다.

🍎 사과가 일광화상의 원인

사과의 일광화상은 주로 극심한 열과 강렬한 햇빛으로 인해 발생합니다. 여기서는 고에너지 UV-B 방사선이 중요한 역할을 합니다. 과일 표면의 온도가 섭씨 52도 이상으로 올라가면 일광화상 괴사가 발생합니다. 이러한 손상은 열에 의해 발생하며 햇빛의 강도와는 관계가 없습니다. 온도가 높으면 과일의 단백질이 응고되어 세포가 파괴됩니다. 이로 인해 세포층이 갈변되고 붕괴됩니다. 괴사가 발생하여 곰팡이 포자 침입으로 인해 코르크가 생기거나 부패하기 시작할 수 있습니다.

일광화상 태닝은 사과 재배에서도 흔히 발생합니다. 이는 태양 복사 증가와 함께 섭씨 46도 이상의 표면 온도에서 발생합니다. 손상된 부분은 과일 표면으로 확장될 수 있으며 저장 중에 과육에도 영향을 미칠 수 있습니다.

또 다른 형태의 손상은 강렬한 방사선에 의해 유발되는 광산화입니다. 이는 빛과 온도 강도가 갑작스럽고 극단적으로 변동하는 저온에서도 발생할 수 있습니다. 이로 인해 빛보다는 온도에 덜 의존적인 손상이 발생합니다.

🛡️ 보호 메커니즘으로서의 농업 PV

농업용 태양광 시스템은 이러한 다양한 문제에 대한 솔루션을 제공합니다. 부분적으로 투명한 태양광 모듈로 지붕을 덮으면 여러 가지 장점이 동시에 실현될 수 있습니다. 태양광 발전 외에도 모듈은 과도한 햇빛과 열 스트레스로부터 식물을 보호합니다. 동시에, 폭우와 우박으로 인한 피해로부터 보호해 주며, 이는 극한 날씨가 증가하는 시기에 특히 중요합니다.

Agri-PV 모듈의 이러한 보호 효과는 Hansjörg Vollmer가 관찰한 더 나은 토양 구조와 더 건강한 식물을 설명합니다. 감소된 열 스트레스와 감소된 증발은 식물이 손상과 질병에 덜 취약하도록 돕습니다. 토양은 더 오랫동안 촉촉하고 느슨한 상태를 유지하여 뿌리 성장과 영양분 흡수를 향상시킵니다.

💰 Agri-PV를 통한 경제적 이익

농업적 이점 외에도 농업용 PV 시스템은 경제적 인센티브도 제공합니다. 생성된 태양 에너지는 농장에서 직접 사용하거나 공공 전력망에 공급할 수 있습니다. 이는 농부들에게 추가적인 수입원을 창출하고, 이는 사업의 경제적 안정과 보안에 기여할 수 있습니다. 농업 생산과 에너지 생산이라는 이 지역의 이중 용도는 Agri-PV를 특히 효율적이고 지속 가능한 솔루션으로 만듭니다.

🔮 미래 전망 및 추가 개발

농업용 태양광 발전의 적용은 아직 초기 단계이지만 현재까지의 결과는 유망합니다. 향후 개발은 모듈을 최적화하고 이를 다양한 재배 시스템에 통합하는 데 중점을 둘 수 있습니다. 예를 들어, 빛 투과를 더 잘 제어하고 이를 각 공장의 요구 사항에 맞게 최적으로 조정하기 위해 부분적으로 투명한 모듈을 추가로 개발할 수 있습니다.

이를 점적 관개 또는 지표 피복 사용과 같은 다른 지속 가능한 농업 기술과 결합하면 Agri-PV의 효율성과 이점을 더욱 높일 수 있습니다. 지속적인 연구와 파일럿 프로젝트를 통해 실질적인 연구 결과를 체계적으로 확장하고 개선할 수 있습니다.

⚙️ 과제와 솔루션

수많은 장점에도 불구하고 농업용 PV 시스템을 구현할 때 고려해야 할 과제도 있습니다. 투자 비용이 높은 경우가 많으며 계획 및 설치에는 전문적인 노하우가 필요합니다. 또한 농업용도와 에너지 생산 간의 균형을 보장하기 위해 위치를 신중하게 선택하고 조정해야 합니다.

자금 지원 프로그램과 재정적 인센티브는 초기 투자를 줄이고 이러한 기술에 대한 접근을 더 쉽게 함으로써 도움이 될 수 있습니다. 농민의 지식 이전과 훈련 또한 농업-PV의 수용과 적용을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.

🔍 태양광 발전과 식물 보호의 결합

농업 태양광 발전은 현대 과일 생산의 과제에 대한 유망한 솔루션을 제공합니다. 태양광 발전과 작물 보호의 결합은 생태학적으로나 경제적으로 관련된 수많은 이점을 제공합니다. Agri-PV를 사용함으로써 Hansjörg Vollmer와 같은 농부들은 수확량을 확보하고 식물의 건강을 개선하는 동시에 지속 가능한 에너지 생산에 기여할 수 있습니다.

긍정적인 반응과 관찰된 효과는 이 기술의 잠재력을 강조합니다. 따라서 Agri-PV는 미래의 지속 가능한 농업에서 핵심적인 역할을 할 수 있으며 기후 변화와 세계 식량 공급 문제를 극복하는 데 도움이 될 수 있습니다. 농업과 태양 에너지의 시너지 효과는 천연 자원의 효율적이고 환경 친화적인 사용에 대한 새로운 관점을 열어줍니다.

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