농업 태양광 발전 – 에너지 경제학자와 농업 에너지에 대한 누락된 퍼즐: 농업 발전 또는 농업 PV를 통한 전력 생산

농촌 에너지 관리나 농업에서의 재생 에너지 사용에 대해 이야기할 때 일반적으로 바이오가스 플랜트를 먼저 생각합니다. 실제로 지난 10년 동안 이러한 시스템은 더욱 널리 보급되었으며 발전 부문에서 농업 재생 에너지의 상당 부분을 차지합니다(2021년 18.45%).

바이오매스의 대부분은 거름, 액체 거름, 짚과 같은 농업 잔여물에서 나옵니다. 재생가능자원청(FNR)에 따르면 잠재력의 1/3만이 활용되고 있습니다. 바이오매스 사용에서 두 번째로 사용되는 것은 에너지 목재, 즉 산림 및 산업 폐목재와 폐목재입니다. 이 잠재력의 2/3가 이미 사용되고 있습니다.

바이오에너지의 중요한 장점은 풍력과 태양 에너지의 변동을 저장하고 보상할 수 있다는 것입니다.

바이오에너지의 단점은 바이오매스를 재배할 때 특히 두드러집니다. 에너지 작물을 재배하는 농지는 더 이상 식량과 사료 생산에 사용될 수 없습니다. 바이오매스에 대한 수요 증가는 토지 이용의 변화를 가져오고 있습니다. 장기적으로 이러한 경쟁은 무엇보다도 농산물 가격을 더 비싸게 만들 수 있습니다.

더욱이, 바이오매스는 재생에너지의 가장 비효율적인 사용이다. 효율성(즉, 특정 면적에서 생산되는 에너지의 양)은 0.5~1%입니다. 태양광 모듈의 효율은 약 20%이다. 풍력과 태양 에너지는 면적 효율성 측면에서 바이오매스보다 훨씬 뛰어납니다.

2020년과 2021년 독일 총 발전량에서 재생 에너지원이 차지하는 비중 - 이미지: Xpert.Digital

통계는 2020년과 2021년 독일의 총 발전량에서 재생에너지원이 차지하는 비중을 보여줍니다. 2021년에는 독일 총 발전량의 약 7.5%가 바이오매스로 생산되었습니다.

2020년 독일 총 발전량에서 재생에너지원이 차지하는 비중

• 풍력(육상) – 18.40%
• 태양광 – 8.60%
• 바이오매스 – 7.80%
• 풍력(해상) – 4.80%
• 수력 – 3.30%
• 도시 폐기물 – 1%
• 지열 에너지 – 0.04%

2021년 독일 총 발전량에서 재생에너지원이 차지하는 비율*

• 풍력(육상) – 15.80%
• 태양광 – 8.80%
• 바이오매스 – 7.50%
• 풍력(해상) - 4.30%
• 수력 – 3.40%
• 도시 폐기물 – 1%
• 지열 에너지 – 0.03%

*임시적으로.

부분적으로 투명한 태양광 모듈은 이미 "모델 지역 농업-태양광 발전 바덴 뷔르템베르크(Model Region Agri-Photovoltaics Baden Württemberg)"의 연구 시설에서 사용되고 있습니다.

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• 과일 재배를 위한 Agri-Solar: CO2 중립 과일 재배(과일 및 채소)를 위한 Baden-Württemberg 및 Rhineland-Palatinate의 Agri-PV

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가장 일반적인 응용 분야를 위한 태양광 시스템 계획: 여기에서 온라인으로 태양광 시스템을 계획하세요. - 이미지: Xpert.Digital

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재생 가능 에너지 - 독일의 에너지원별 발전량(2011년 및 2021년) - 이미지: Xpert.Digital

바이오매스 성능

2011년 재생에너지만으로 총 발전량에서 바이오매스가 차지하는 비중(124.02 테라와트시/TWh)은 25.88%였습니다. 2021년 총 재생에너지 발전량은 238TWh였습니다. 이는 10년 후에 거의 92% 증가한 수치입니다. 바이오매스가 차지하는 비중은 2011년에도 여전히 25.88%였다. 2021년에는 점유율이 18.45%로 떨어졌습니다.

풍력 터빈의 성능

육상 풍력 에너지도 발전량을 크게 늘렸습니다. 이는 특히 2014~2017년에 설치 용량이 증가했기 때문입니다. 그러나 최근 몇 년간 확장이 크게 감소했습니다. 최근 해상풍력터빈 시장도 큰 변동을 겪고 있다.

전 세계 재생에너지(RE) 발전소의 성과

전 세계적으로 재생에너지 시스템의 설치 용량은 매년 증가하고 있습니다. 가장 최근에는 대부분의 전력이 아시아에 설치되었습니다. 유럽은 아시아에 비해 설치 용량이 거의 절반에 달했습니다. 재생에너지 시스템 중에서 수력발전은 전 세계적으로 가장 많은 설치용량을 보유한 에너지원이었다.

2011년 독일의 에너지원별 재생에너지 총 발전량(연간 비교)

• 육상 풍력 – 테라와트시 기준 49.20
• 태양광 – 테라와트시당 19.60
• 바이오매스 – 테라와트시당 32.10
• 해상 풍력 – 0.60테라와트시
• 수력* – 17.70테라와트시
• 가정용 쓰레기** – 테라와트시당 4.80
• 지열 에너지 - 0.02테라와트시

2021년 에너지원별 독일 재생에너지 총 발전량(연간 비교)

• 육상 풍력 – 92테라와트시
• 태양광발전 – 테라와트시 기준 51.20
• 바이오매스 - 테라와트시 기준 43.90
• 해상 풍력 – 테라와트시 기준 25.30
• 수력* – 19.70테라와트시
• 가정용 폐기물** – 테라와트시당 5.70
• 지열 에너지 - 0.20테라와트시

* 하천 유수 및 저장 수력 발전소에서의 발전과 양수 발전소에서의 자연 유입에 의한 발전.
** 가정 쓰레기의 생물학적 부분에서만 생산됩니다(약 50%).

지난 10년 동안 바이오매스가 크게 발전하지 못하고 광전지에 의해 추월당했더라도, 바이오매스의 저장 및 가용성은 이에 따라 촉진되어야 하는 광전지에 비해 여전히 결정적인 이점으로 남아 있습니다. 바이오매스가 태양광 발전만큼 확장될 수 없다는 것은 관련된 모든 사람에게 분명합니다. 특히 기존 잠재력을 확장하는 측면에서 바이오매스를 통해 많은 것을 달성할 수 있습니다.

농업용 태양광발전은 열악한 에너지 저장의 단점을 보완할 수 없습니다. 바이오매스와 비교할 때, 전기 저장과 비교할 수 있는 긍정적인 생태학적 균형의 규모는 없습니다. 간단히 말해서, 바이오매스는 전기 저장보다 에너지 저장이나 저장에 있어 항상 더 저렴할 것이며 이는 생태학적 균형에도 반영됩니다. 전기 저장 장치의 생태학적 균형은 전기 저장 장치 생산에 사용된 에너지가 사용 과정에서 절약되는 경우에만 좋습니다.

바이오매스의 기능성과 농업용 태양광발전의 결합 및 확장은 농업용 발전의 잠재력을 강화하고 증가시킵니다!

투명한 태양광 모듈 덕분에 농업이 활발한 농촌 지역에서는 확장되고 비용 효과적인 에너지원을 사용할 수 있습니다. 즉, 실제로 농업을 위한 비옥하고 가치 있는 토양을 대표하며 개방형 시스템과 같이 태양광 발전에 사용할 수 없는 지역에 사용됩니다.

투명한 태양광 모듈의 반투명을 통해 전기를 생산하는 동시에 식물의 재배 및 재배가 가능합니다.

야외 시스템, 야외 시스템 또는 태양광 공원이라고도 불리는 시스템의 경우 상황이 다릅니다. 이러한 시스템의 전제 조건은 이러한 영역을 사용하여 수익성 있는 농업 경영이 불가능하다는 것입니다. 고도, 경사, 기후조건, 접근성, 열악한 토양질 등으로 인해 어려운 자연생산조건으로 인해 낙후지역이 아닌 지역에 비해 농업 포기로 이어질 가능성이 높은 ‘취약지역’이다. 불리한 지역은 산간 지역, 농업 취약 지역 및 소규모 지역으로 구분됩니다.

여기서는 토양의 질이나 토양 비옥도(토양점)도 중요한 역할을 합니다. 여기에는 농업비교번호(LVZ)가 포함됩니다. 이는 1934년 10월 16일에 통과된 농지 평가법에 따라 농장의 대략적인 농업 또는 원예 수익성을 나타냅니다. LVZ 계산에는 토양 비옥도, 일반 토양 조건, 토양 품질, 기후 조건 및 토양 관개와 같은 요소가 포함됩니다.

이러한 지점과 토양 조건이 긍정적으로 평가되어 이 사용 가능한 농지에 태양광 발전소나 노지 태양광 발전 시스템을 구축하기 위한 허가가 부정적이라면 농업용 태양광 발전은 확장되고 잠재력을 향상시키는 조치로 흥미로워질 것입니다. 이 방법을 사용하면 본질적으로 농업 지역을 두 번 활용할 수 있습니다.

농업과 에너지 전환을 위한 농업용 태양전지 – 이미지: Xpert.Digital / affendi shahidan|Shutterstock.com

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• Agri-PV 시스템 / AgriPV: 농업 및 에너지 전환을 위한 농업용 태양광 발전을 통한 엄청난 기회

독일은 EEG를 평준화함으로써 AgriPV 시스템을 폭넓게 구축하고 수익도 보상할 수 있는 여건을 마련했습니다. 광전지의 추가 확장을 위해 가능한 한 많은 영역을 사용할 수 있으므로 이러한 재검토도 시급히 필요합니다. 그렇지 않으면 유럽의 에너지 전환을 위해 목표로 삼은 태양광 확장 목표를 전혀 달성할 수 없습니다. 농지의 이중 사용은 독일이 단 7년 만에 원하는 PV 설치를 4배로 늘려 2030년까지 215기가와트에 도달하는 데 필수적인 요소입니다. 지난 25년 동안 약 54GW가 설치되었습니다.

분산형 AgriPV 시스템의 주요 장점은 전력 생산량의 상당 부분이 종종 로컬로 사용되며 그리드 연결에는 일반적으로 다른 개방형 시스템만큼 많은 네트워크 확장이 필요하지 않다는 것입니다. 두 가지 다른 시스템이 개발되었습니다.

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