과일 재배를 위한 농업용 태양광 발전: 바덴뷔르템베르크주와 라인란트팔츠주의 이산화탄소 중립 과일 및 채소 재배를 위한 농업용 태양광 발전

Baden-Württemberg의 Winfried Kretschmann 장관, 농부 Hubert Bernhard, Fraunhofer 태양 에너지 시스템 연구소 소장인 Andreas Bett 교수는 Kressbronn에서 농업용 태양광 발전소의 준공식을 열었습니다. – 이미지: 프라운호퍼 ISE

"바덴뷔르템베르크 농업용 태양광 발전 모델 지역" 연구 프로젝트의 일환으로, 콘스탄츠 호숫가 과일 재배 역량 센터, 프라운호퍼 태양 에너지 시스템 연구소(ISE) 및 11개 파트너 기관이 바덴뷔르템베르크 주에 5개의 농업용 태양광 발전 시범 시설을 건설 및 시험 운영하고 있습니다. 오늘, 빈프리트 크레치만 주지사는 콘스탄츠 호숫가 크레스브론에 위치한 베른하르트 과수원의 사과나무 위에 설치된 태양광 발전 시설을 공식적으로 개소했습니다. 2024년까지 진행되는 이 연구 프로젝트는 바덴뷔르템베르크 주의 환경·기후·에너지부와 식품·농촌 개발·소비자 보호부의 지원을 받습니다. 본 프로젝트는 바덴뷔르템베르크 주의 사과, 배, 베리류 과일 재배에 초점을 맞춰 농업용 태양광 발전(agri-PV)의 개념을 심층적으로 연구하는 것을 목표로 합니다.

“농업용 태양광 발전은 농업, 지속가능성, 그리고 에너지 공급에 엄청난 기회를 제공합니다. 바덴뷔르템베르크 농업용 태양광 발전 시범 지역을 통해 우리는 수확량을 두 배로 늘리는 방법을 보여주고자 합니다. 예를 들어 태양 에너지와 사과를 동시에 생산하는 것입니다. 이를 위해 향후 3년간 총 250만 유로에 가까운 자금을 지원할 예정입니다. 오늘 크레스브론 발전소 개소식은 중요한 이정표가 될 것입니다. 선구적인 노력에 감사드리며, 모든 관계자분들의 성공을 기원합니다.” 크레치만 주지사는 개소식에서 이렇게 말했습니다. 크레스브론 농업용 태양광 발전소는 총 5개의 연구 및 시범 발전소 중 하나이며, 총 정격 출력은 최대 1,700킬로와트입니다. 나머지 발전소들은 바벤도르프, 호이흘링겐, 카를스루에, 크레스브론, 그리고 오버키르히-뉘스바흐에 건설되고 있습니다.

본 프로젝트의 궁극적인 목표는 농업과 태양광 발전을 위한 토지 이중 이용에 관한 미해결 과제들을 규명하는 것입니다. 다양한 과일 및 베리류 작물을 재배하는 맞춤형 시범 시설을 5개 지역에 개발 및 건설함으로써, 여러 유망한 응용 분야와 기술의 타당성을 조사하고 다양한 설계 변형을 탐구할 것입니다. 라인란트팔츠 주에서 과일 재배를 위한 농업용 태양광 발전소 건설 경험을 바탕으로 얻은 초기 경험을 다양한 발전소 설계에 반영했습니다.

콘스탄츠 호숫가 과일 재배 역량 센터(KOB)와 프라운호퍼 태양 에너지 시스템 연구소(ISE)의 연구원들은 크레스브론에 위치한 농업용 태양광 발전소의 태양광 모듈 아래 식물 생장에 대한 상세한 분석을 진행하고 있습니다. 프라운호퍼 ISE의 ​​프로젝트 매니저인 올리버 회른레는 "이번 연구에는 다양한 음영이 사과의 생장과 생리생태에 미치는 영향 조사뿐만 아니라 태양광 모듈에 사용되는 살충제의 영향에 대한 연구도 포함됩니다."라고 설명합니다. KOB의 부사장인 울리히 마이어 박사는 "우리에게 농업용 태양광 발전은 콘스탄츠 호숫가에서 지속 가능한 과일 생산을 위한 또 하나의 중요한 요소입니다. 태양광 발전을 통해 안전하고 고품질의 사과를 보호된 환경에서 생산할 수 있기 때문입니다."라고 덧붙였습니다

"저희는 2010년부터 농장 건물 지붕에 태양광 발전을 해왔는데, 과수원 위에 설치된 방풍망을 이용해서도 전기를 생산할 수 있을지 궁금했습니다. 그 결과, 기존 과수원 위에 최초의 농업용 태양광 발전 시스템을 설치하게 되었습니다. 설치된 면적은 약 0.4헥타르이며, 시스템의 정격 출력은 250킬로와트 미만입니다."라고 농부 휴버트 베른하르트는 시범 프로젝트를 위해 농지를 제공하게 된 동기를 설명했습니다.

프라운호퍼 태양에너지 시스템 연구소(Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE)는 다른 연구 파트너들과 함께 "농업용 태양광 발전 과일 재배(Agri-PV Fruit Growing)" 연구 프로젝트를 통해 라인란트팔츠주 겔스도르프에 위치한 나흐트바이 유기농 과수원에 사과 및 격자형 과수 재배를 위한 농업용 태양광 발전 연구 시설을 설립했습니다. 이는 독일 최초의 시설입니다. 연구 프로젝트의 총 실험 면적은 약 9,100제곱미터이며, 이 중 약 3분의 1에 258kWp 규모의 농업용 태양광 발전 시스템이 설치되었습니다. 라인란트팔츠주 기후보호·환경·에너지·이동성부(MKUEM)와 연방 식량농업부(BMEL)의 지원을 받는 이 프로젝트의 궁극적인 목표는 과일 재배의 기후 변화에 대한 회복력을 높이고, 태양광 발전을 통해 안정적이고 지속 가능한 사과 생산을 보장하는 것입니다.

총 5년 동안 진행되는 이 프로젝트의 일환으로, 8가지 사과 품종을 사용하여 다양한 연구 질문을 조사할 예정입니다.

본 프로젝트는 먼저 동일한 위치에서 네 가지 작물 보호 시스템(방수 필름, 방수 필름, 그리고 영구 설치된 반투명 태양광 모듈(방수)과 추적식 태양광 모듈(필요시 방수)을 사용하는 농업용 태양광 발전 시스템) 하에서 사과 생산량을 비교합니다. 태양 전지 배열 방식(스트립형 또는 블록형)이 다른 두 가지 유형의 모듈이 사용됩니다. 본 프로젝트의 목표는 농업용 태양광 발전 시스템이 우박, 폭우, 일소, 서리, 극한 온도와 같은 유해한 환경 요인으로부터 작물과 과일을 어느 정도 보호할 수 있는지 조사하는 것입니다. 또한, 다양한 태양광 모듈 구성에 따른 광량 조절이 작물 생장과 수확량에 미치는 영향을 분석합니다. 마지막으로, 경관 미관, 경제적 타당성, 사회적 적합성, 그리고 농업적 지표 측면에서 시스템을 평가합니다.

Agri-PV 제품 관리 책임자인 스테판 신델레는 이 프로젝트에 대해 다음과 같이 논평했습니다. “저희는 Agri-PV를 기후 변화의 영향에 적응하는 농부들을 지원하는 장기적인 해결책으로 보고 있습니다. 기존 생태계를 보존하고 태양광 발전과 시너지 효과를 통해 더욱 발전시킬 수 있습니다. 네덜란드에서 Agri-PV를 활용한 전문적인 베리 재배를 성공적으로 시행한 후, 이제 겔스도르프에서 격자형 과일 재배라는 중요한 단계를 밟고 있습니다. Agri-PV를 사과, 배, 체리, 키위 및 기타 다년생 작물과 결합했을 때의 잠재력과 시너지 효과가 상당하다는 것을 확인했습니다. 저희는 이러한 잠재력을 영구적으로 활용하고 농작물 생산량을 제한하지 않고 태양광 발전을 더욱 확대하고자 합니다.”

농부들에게 경제적 이점

겔스도르프의 농업용 태양광 발전 프로젝트는 기후 변화에 적응하고 농업 자산을 보호하는 것 외에도 농민들에게 경제적 이점을 제공하는 것을 목표로 합니다. 이러한 이점에는 에너지 비용의 지속적인 인하 및 예측 가능성 향상, 작물 보호 투자 비용 절감, 운영 및 폐기물 처리 비용 절감 등이 포함됩니다.

프라운호퍼 ISE 농업 태양광 부문 부그룹장인 안드레아스 슈타인휘저는 “‘농업용 태양광 과일 재배’ 연구 프로젝트는 농업 분야의 이산화탄소 배출량을 줄이는 방법을 제시할 뿐만 아니라, 수명이 짧은 자재 사용과 살충제 및 살균제 사용을 피함으로써 기후 보호에 중요한 기여를 하는 것을 목표로 합니다. 또한, 농업용 태양광의 확산에 결정적인 역할을 할 사회적 수용성과 적합성 등의 문제에도 중점을 두고 있습니다.”라고 밝혔습니다

농업용 태양광 발전 시스템에서 생산된 전기는 사과 생산지의 상류 및 하류 지역에서 활용될 수 있습니다. 우선, AGCO GmbH에서 제공하는 배터리 전기식 펜트 100 바리오 트랙터는 이 시스템에서 생산된 전기로 충전됩니다. 또한, 자가 발전된 농업용 태양광 발전 전기를 이용하여 관개 시스템에도 전력을 공급합니다. 냉장 보관 시설은 이미 옥상 태양광 발전 시스템에서 생산된 친환경 전기를 공급받고 있습니다. 이러한 운영 에너지 개념의 구현은 태양광 발전을 통해 농장의 이산화탄소 배출량을 크게 줄이는 것을 목표로 합니다.

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