Agrovoltaika, také známá jako agrivoltaika nebo agrofotovoltaika, je inovativní technologie, která spojuje výrobu solární energie s tradičním zemědělstvím. Tento koncept umožňuje instalaci solárních panelů i celých na sebe napojených fotovoltaických systémů přímo na zemědělské půdě, aniž by bylo nutné přerušit pěstování plodin. Agrovoltaika využívá prostor efektivněji než běžné metody, přičemž poskytuje značné výhody pro zemědělce. Tato technologie je nejen klíčem k maximalizaci produkce obnovitelné energie, ale také nástrojem pro udržitelnější zemědělství v době rostoucího tlaku na klimatickou změnu a zajištění potravinové bezpečnosti.

Co je to agrovoltaika a principy fungování agrovoltaiky

Agrovoltaika je založena na myšlence, že zemědělská půda může být využívána pro dvě účely současně – pěstování plodin a výrobu elektřiny prostřednictvím fotovoltaických panelů. Solární panely jsou umístěny buď nad plodinami, které profitují z částečného stínění, nebo mezi nimi tak, aby nepřekážely zemědělským strojům. Tato kombinace je přínosná z několika důvodů. Panely například poskytují ochranu plodinám před nadměrným slunečním zářením, krupobitím nebo větrem. Zároveň umožňují efektivnější využití vody, protože snižují odpařování z půdy, což může být zásadní výhoda v suchých obdobích.

Fotovoltaické panely totiž snižují odpařování vody z půdy a umožňují udržovat půdu vlhčí po delší dobu, což snižuje potřebu zavlažování. To je zásadní především v oblastech s nedostatkem vody nebo v obdobích sucha. Agrovoltaika tak pomáhá zemědělcům šetřit vodní zdroje a přitom udržovat stabilní produkci plodin.

První zmínky o agrovoltaice se skutečně datují do roku 1981, kdy německý fyzik Adolf Goetzberger, zakladatel Fraunhoferova institutu pro solární energetické systémy, a jeho kolega Armin Zastrow představili koncept kombinace fotovoltaických panelů s tradičním zemědělstvím. Jejich myšlenka spočívala v tom, že solární panely by mohly být umístěny nad zemědělskou půdou tak, aby na jedné ploše probíhala jak výroba energie, tak pěstování plodin. Tento koncept byl ve své době revoluční, protože šlo o první pokus propojit dvě zdánlivě odlišné oblasti – energetiku a zemědělství.

V 80. a 90. letech byla fotovoltaika ještě v raných fázích svého rozvoje, a tak byl tento koncept spíše teoretický. Fotovoltaické panely byly v té době drahé a jejich výkonnost byla relativně nízká. Zemědělství i energetika se tehdy rozvíjely odděleně, a kombinace těchto dvou odvětví se nejevila jako prakticky proveditelná. Zpočátku byl větší zájem o rozvoj klasických fotovoltaických projektů na nevyužitých nebo neúrodných plochách, kde nezasahovaly do zemědělské činnosti.

V průběhu let však technologický pokrok v oblasti solární energetiky dramaticky změnil situaci. V 90. letech a na začátku nového tisíciletí začaly klesat náklady na výrobu fotovoltaických panelů a jejich účinnost se zlepšovala. To otevřelo dveře pro nové způsoby využití této technologie, včetně možnosti umístit panely na zemědělské plochy.

První praktické projekty agrovoltaiky byly realizovány až v novém tisíciletí, zejména ve Francii a Německu, kde byly zahájeny experimenty s umístěním solárních panelů na zemědělské půdě. Tyto projekty byly zaměřeny na nalezení optimálního uspořádání panelů tak, aby nebránily růstu plodin. Zjistilo se, že určité plodiny, jako například bobuloviny nebo některé druhy zeleniny, mohou dokonce těžit z částečného stínění, které poskytují solární panely, protože se tím snižuje riziko přehřátí nebo nadměrného vysychání půdy.

Rozvoj agrovoltaiky se začal urychlovat v 21. století, kdy se stále více začalo hovořit o klimatických změnách a potřebě přejít na obnovitelné zdroje energie. Agrovoltaika se ukázala jako vhodné řešení, které umožňuje udržet zemědělskou produkci a zároveň přispět k výrobě čisté energie. Tento přístup se stal atraktivní zejména v zemích, kde je omezený prostor pro solární farmy a kde je zemědělská půda velmi cenná.

V roce 2011 byla ve Francii zahájena první velká studie agrovoltaiky, vedená Francouzským institutem pro solární energii (INES). Projekt se zaměřil na optimalizaci kombinace solárních panelů a zemědělské produkce. Byly prováděny experimenty s různými výškami a úhly panelů, aby se našel nejlepší způsob, jak minimalizovat negativní dopady na plodiny a zároveň maximalizovat výrobu energie. Výsledky ukázaly, že agrovoltaické systémy mohou zvýšit výnosy plodin o 10–20 % u plodin, které těží z částečného stínování, zatímco ztráty výnosů u plodin citlivějších na zastínění, jako je například pšenice, byly minimální.

Ve Spojených státech se agrovoltaika rozvíjela o něco později, ale projekty v Kalifornii a Arizoně se ukázaly jako průlomové. V těchto státech, které jsou známé svými suchými podmínkami, agrovoltaika přinesla významné výhody v oblasti úspory vody. Panely pomáhaly snižovat odpařování vody z půdy, což bylo klíčové v oblastech, kde je vody nedostatek. Zároveň poskytovaly ochranu plodinám před extrémním slunečním zářením.

V Japonsku se agrovoltaika stala důležitým nástrojem po havárii v jaderné elektrárně Fukušima v roce 2011. Vzhledem k potřebě diverzifikace energetických zdrojů a zvýšení výroby obnovitelné energie se agrovoltaika stala jedním z řešení pro zajištění energetické soběstačnosti země. Japonsko začalo podporovat instalaci fotovoltaických panelů na zemědělské půdě a vytvořilo speciální legislativu, která tuto praxi usnadňuje.

Poslední dekáda přinesla agrovoltaice významný rozmach, a to zejména díky klesajícím nákladům na solární technologii, rostoucímu tlaku na klimatickou akci a potřebě efektivně využívat půdu. Evropská unie začala v posledních letech aktivně podporovat agrovoltaiku v rámci svého Green Dealu a snahy o dosažení klimatické neutrality do roku 2050. V roce 2020 byl představen plán na rozšíření solární kapacity v EU, kde agrovoltaika hraje významnou roli, zejména ve státech s omezenými plochami pro nové instalace solárních farem.

Výhody agrovoltaiky pro zemědělství

Jednou z hlavních výhod agrovoltaiky je její schopnost zlepšit výnosy plodin v určitých klimatických podmínkách. Například plodiny jako bobuloviny nebo listová zelenina, které mají rády částečný stín, mohou těžit z panelů umístěných nad nimi. Výzkumy ukazují, že stínování plodin může v některých případech zvýšit jejich výnosy až o 16 %. Solární panely chrání plodiny před přímým sluncem a pomáhají regulovat teplotu, což je zvláště důležité v oblastech postižených extrémními výkyvy počasí. Panely rovněž pomáhají chránit rostliny před nepříznivým počasím, jako je krupobití či silné deště, čímž se snižuje riziko poškození úrody.

Další výhodou je lepší hospodaření s vodou. Stín, který panely poskytují, nejen snižuje teplotu půdy, ale také omezuje odpařování vody, což je zvláště výhodné v suchých oblastech. Agrovoltaika tak umožňuje efektivnější využívání zavlažovacích systémů a snižuje celkovou spotřebu vody. Toto je klíčové v regionech, kde je přístup k vodě omezený a kde jsou sušší období stále častější.

Jednou z největších výhod agrovoltaiky pro zemědělce je možnost diverzifikace příjmů. Kromě příjmů z prodeje plodin mohou zemědělci generovat dodatečné příjmy z prodeje elektřiny vyrobené solárními panely. To poskytuje finanční stabilitu v době, kdy mohou být výnosy z plodin nejisté kvůli výkyvům počasí nebo tržním cenám. Agrovoltaika tak nabízí ekonomickou jistotu a může zlepšit dlouhodobou udržitelnost zemědělských podniků.

Solární panely mohou chránit půdu před erozí způsobenou větrem nebo prudkými dešti, protože snižují sílu přímého dopadu těchto živlů na povrch půdy. To napomáhá zlepšení kvality půdy a podporuje udržitelnost půdního ekosystému, což má pozitivní dopad na růst plodin.

Agrovoltaika poskytuje příležitost k využití půdy, která by byla jinak považována za méně vhodnou pro zemědělství. Tím, že kombinuje pěstování plodin s výrobou energie, mohou zemědělci využívat půdu, která by jinak nebyla rentabilní, například pozemky vystavené extrémním podmínkám, kde by tradiční zemědělství bylo příliš nákladné.

Agrovoltaické systémy podporují udržitelnou produkci plodin bez negativních dopadů na životní prostředí. Díky ochraně plodin před extrémními podmínkami a lepšímu hospodaření s vodou mohou zemědělci snížit používání chemických prostředků a pesticidů, což je v souladu s ekologickými zemědělskými postupy.

Ekonomický přínos pro zemědělce – až 1 268 eur na hektar

Zavedení agrovoltaiky může také významně zlepšit ekonomickou situaci zemědělců. Kromě příjmů z prodeje plodin mají farmáři také možnost generovat dodatečné příjmy z prodeje elektřiny vyrobené solárními panely. V době, kdy se tradiční zemědělská produkce potýká s ekonomickými výzvami a změnami klimatu, může kombinace zemědělství a obnovitelné energie pomoci diverzifikovat příjmy a stabilizovat zemědělské podniky.

Studie ukazují, že příjmy z agrovoltaiky mohou výrazně převýšit snížené výnosy plodin, pokud by panely ovlivňovaly jejich růst. Například v Polsku bylo zjištěno, že kombinace pěstování pšenice a výroby solární energie může přinést roční zisk až 1 268 eur na hektar, což je výrazně více než u konvenční produkce plodin bez agrovoltaiky, která je často ztrátová.

Výzvy a legislativní překážky

Navzdory svému potenciálu se agrovoltaika stále potýká s řadou výzev, zejména v oblasti legislativy. V mnoha zemích střední Evropy, včetně České republiky, zatím chybí jasný právní rámec pro zavádění této technologie. Jedním z klíčových aspektů je zajistit, aby půda využívaná pro agrovoltaiku zůstala klasifikována jako zemědělská a byla způsobilá pro zemědělské dotace.

V České republice byl v roce 2024 přijat první legislativní krok, který umožňuje rozvoj agrovoltaiky, aniž by bylo nutné měnit územní plán nebo vyjmout půdu ze zemědělského půdního fondu. To je zásadní pro další rozvoj této technologie, přestože současná česká legislativa zatím omezuje možnosti využití agrovoltaických systémů mezi obilninami a travními porosty, což snižuje potenciál technologie v těchto oblastech.

Budoucnost agrovoltaiky ve střední Evropě

Potenciál agrovoltaiky ve středoevropských zemích, jako je Česká republika, Polsko, Maďarsko a Slovensko, je obrovský. Studie organizace Ember ukazuje, že v těchto zemích by mohla být instalována kapacita až 180 GW, přičemž 39 GW by připadlo na plodiny, které těží ze stínování, jako jsou bobule nebo listová zelenina. Dalších 141 GW by bylo možné získat prostřednictvím vertikálně umístěných solárních panelů mezi obilninami, což by umožnilo kombinovat zemědělskou produkci s výrobou elektřiny bez výrazného omezení výnosů plodin.

Dodatečná solární kapacita by mohla ročně vyrobit až 191 TWh čisté elektřiny, což odpovídá přibližně 68 % současné poptávky po elektřině ve středoevropských zemích. Tato čísla jasně ukazují, že agrovoltaika má potenciál nejen přispět k plnění klimatických cílů, ale také posílit energetickou bezpečnost a stabilitu v regionu.