西班牙和欧洲大部分地区太阳能的扩张引发了一个重大难题： 如何在不破坏农田的情况下继续安装光伏板在土地资源丰富的地区，例如欧盟以外的大国，冲突较少；但在像西班牙这样土地有限的农业国家，每一公顷土地都至关重要。
近年来，农光互补技术逐渐成为技术辩论、行业会议和公共援助项目等场合的讨论话题。 协调农业和光伏发电的切实可行的方法此外，半透明面板和农作物专用设计的新技术也推动了这一趋势，这些技术旨在最大限度地减少遮荫，同时又不牺牲具有竞争力的电力生产。
什么是农光互补？为什么它对西班牙农村地区如此重要？
当我们谈到农光互补时，我们指的是这样的系统： 它们将农业活动和太阳能发电结合在同一块表面上。 太阳能发电场这不仅仅是把面板放在土地上，而是要设计结构、密度和面板类型，使植物能够获得正常甚至更好的生产所需的光照、水分和通风。
在气候目标日益严苛的背景下——欧盟的目标是到本世纪中叶实现碳中和，届时其电力供应的很大一部分将来自可再生能源——光伏发电已成为核心组成部分。光伏组件价格的急剧下降（主要得益于亚洲产能过剩）促进了其广泛应用，但也加剧了光伏发电的压力。 农业用地、畜牧用地和林地.
因此，农光互补技术开始被视为两个此前被认为相互冲突的世界之间的一种“交汇点”： 粮食安全与能源转型西班牙的经验表明，如果设计得当，太阳能电池板的安装可以保护农作物免受过量辐射，帮助节约用水，并为农民提供额外的收入来源。
此外，在水资源日益紧张、热浪频发的地区，这项技术的价值正日益凸显。 气候变化适应工具除了在减少排放方面的作用之外。
主要技术挑战：作物遮荫
传统光伏系统在实际应用中面临的主要障碍很容易理解： 这些面板会投下阴影，并非所有作物都能同样耐受这种阴影。如果植物接收到的辐射量少于其所需量，其光合作用能力就会下降，随之而来的是产量下降。
首批农业电压试验的重点在于调整太阳能电池板的高度、间距和倾斜角度，以营造部分遮荫效果，并选择对过滤光照条件相对耐受的作物。此外，能够利用地面反射光的双面太阳能电池板也开始进行测试，但这并未完全解决以下两难困境： 太阳能发电和作物光照获取.
关键在于找到一个 平衡 在植物获得充足光照进行光合作用，同时光伏系统又能保持合理投资回报的地方，就需要开发特定的材料和设计，例如半透明或波长选择性面板。
多项研究对指导性阈值达成共识： 大多数农作物需要大约 60% 的有效光透过率。 为了维持其正常性能。低于该值，性能损失会急剧上升；高于该值，与光伏发电集成则更有前景。
哈恩大学的提案：RearCPVbif 半透明面板
在此背景下，一支来自 哈恩大学 他们提出了一种旨在从面板设计本身解决问题的方案。他们的方案基于新一代半透明光伏组件，该组件能够： 既能发电，又能让作物所需的光线透过。.
这项发表在科学平台Science Direct上的研究，从两个基本参数分析了这项技术： 平均可见光透射率 和 平均光合作用透射率实际上，这些指标衡量的是经过材料和太阳能电池后，有多少百分比的对植物有用的辐射到达面板的另一侧。
所提出的创新体现在一个名为……的系统中。 RearCPVbif（背面聚光光伏双面）这项技术属于半透明光伏电池板（STPV）范畴，但采用了独特的方法。与其他简单地制造间隙或降低电池密度的解决方案不同，这项技术集成了…… 后部的光学聚光器 模块的。
简单来说，面板正面未直接利用的光线会被重新定向到双面电池的背面，从而在不影响透明度的前提下提高发电量。研究人员强调，他们的设计 它的光学透明度约为 60%。该值与大多数园艺作物的光合作用循环相符。
透明度、效率和温度：微妙的平衡
哈恩大学的研究方向与其他近年来业界评估过的“透明”方案有所不同。一方面，存在非波长选择性面板， 它们吸收了太阳光谱的大部分。 他们通过降低材料颜色或在细胞间插入空隙来增加透明度。问题是，这种透明度通常不足以满足作物生长需求。
另一个极端是选择性小组， 它们优先吸收紫外线和近红外线辐射这样可以让更多可见光透过，而可见光正是植物最需要的。这类解决方案为农光互补提供了更合适的基础，尽管其工业化应用仍在发展中。
RearCPVbif方案正是基于这种选择性逻辑，但它增加了使用后置光学聚光器来最大限度地利用可用能量，同时又不使作物生长环境变暗。据由Álvaro Varela-Albacete和Eduardo Fernández领导的研究团队称， 目前STPV技术尚未得到充分利用。 当与这种类型的浓缩器结合使用时，它在农业应用中可以表现得更好。
作者们仔细考虑的另一个方面是系统的热性能。在农作物上安装光伏屋顶时，一个常见的担忧是产生热量的风险。 不必要的温室效应改变面板下方的微气候。在进行的测试中，电池温度保持在70°C以下，这是避免对周边环境造成负面影响的重要参考点。
这些温度限制会影响农光互补结构的性能。 不要让屋顶变成会积聚热量的地方 过度使用，这在原本就炎热且缺水的地区尤其敏感。
从实验室到田间：对真实作物进行试验，并重点关注集约化园艺
这项发展的优势之一是： 它已经引起了业内公司和组织的兴趣。研究人员已确认与各实体建立联系，以加快模块的工业规模化生产及其在实际运营中的应用。
目前，该路线图包括在商业作物上开展试验活动，不仅评估发电量，还将评估关键的农艺参数，例如产量、产品质量、灌溉需求、土壤温度和湿度等。目标是获得可靠的数据，以便能够 根据每种作物和地区的具体需求调整设计.
地区如 阿尔梅利亚这些地区以集约化温室园艺和日益普及的光伏发电为特征，正逐渐成为此类技术的理想应用场景。在这些地区，大面积的农业塑料和太阳能发电场并存，为混合模式的实现打开了大门，在这种模式下，部分屋顶或建筑物可以兼具双重功能。
如果试验结果证实了初步结果，那么采用半透明面板的农光互补系统可能成为一种决定性的工具。 所谓的“塑料海洋”与名副其实的“板材海洋”并存。在不危及园艺生产的前提下。
西班牙的经历和数据：从穆尔西亚到葡萄园和橄榄园
除了材料研究之外，西班牙也开始积累 实地经验表明，农光互补可以发挥作用。 在实际条件下。穆尔西亚地区是进步最快的地区之一，该地区拥有高度技术化的农业，并且每年日照时间超过3.300小时。
穆尔西亚大学和多个研究中心的研究成果表明，光伏发电在农业和经济方面均具有优势。在专题会议上，西班牙光伏联盟（UNEF）汇聚了研究人员、政府机构和企业代表，共同分析这些模型的应用前景。 它们能为农民带来额外收入。 而不强迫他放弃他的主要活动。
在旱地作物、葡萄园和橄榄园进行的试验表明，面板的战略性放置可以 减少蒸散量高达30%更好地控制土壤水分流失，保护作物免受极端高温的影响。所有这一切都不会降低产量，甚至在某些气候胁迫条件下还能提高产量。
例如，在试点葡萄园中，面板的整合并未影响葡萄产量或葡萄酒质量，同时实现了…… 土壤保水性增强一些研究报告显示，橄榄园的产量增加了约 5%，此外，作物对不利天气条件的反应也更好，这对于高度依赖橄榄园的地区来说至关重要。
与此同时，中央政府正在制定具体标准，以确保在这些项目中， 农业活动仍然是优先事项，并且与共同农业政策相符。这种法律确定性对于鼓励合作社和个体农民投资农光互补解决方案至关重要，而不必担心失去欧洲援助。
穆尔西亚作为实验室：温室和试验田中的农光互补项目
穆尔西亚地区政府采取了进一步措施，明确地推广…… 农光互补能源作为优化农业用地利用的工具环境、大学、研究和海洋部强调了这项技术在太阳辐射强、灌溉农业高度发达的社区中的潜力。
穆尔西亚农业与环境研究发展研究所 (IMIDA) 协调多个开创性项目。其中一个项目位于拉阿尔韦卡，重点研究…… 温室园艺初步结果表明，产量将有所提高，根据试验结果，增幅在 20% 到 60% 之间，具体取决于作物种类和设施设计。
这些面板不仅为运营提供能源，而且 它们能减轻植物的热胁迫和辐射胁迫。这为引进以往难以在半干旱气候下种植的作物打开了大门。部分遮荫有助于缓解温度骤升，并更好地利用现有水分。
另一个值得关注的项目是…… PS Agrovoltaica该设施安装在圣哈维尔的埃尔米拉多尔农业示范和转移中心 (CDTA)。它是一个约 36 千瓦的实验性基础设施，结合了 太阳能跟踪器、不透明组件和半透明面板同时还设有一个未安装光伏发电装置的对照区。
这种配置可以对环境和生产参数进行详细监测，并能够比较高度、方向、面板类型和结构密度如何影响微气候和作物产量。生成的数据可作为参考。 为穆尔西亚及其他类似地区的农场设计可复制的系统.
机构支持和公共援助对农光互补项目
西班牙推广农光互补技术不能仅仅用技术或农业方面的原因来解释： 公共援助发挥着重要作用 为了加快投资步伐并降低农民的风险，能源多元化与节约研究所（IDAE）已启动多项针对创新型可再生能源项目的专项招标。
在最新一批拨给创新型可再生能源的资金中，IDAE已指定 148,5亿欧元，用于199个项目这些项目大多与储能型农光互补解决方案相关。其中，约77,1万欧元集中在62个与树木和园艺作物种植园直接相关的项目中。
与此同时，超过87万欧元已分配给73项计划，这些计划结合了…… 农光互补和漂浮式光伏发电这些投资项目装机容量超过 160 MWp，配套储能容量超过 180 MWh，主要资金来自欧洲复苏计划基金，旨在证明土地和水资源混合利用模式的技术和经济可行性。
农业合作社强调，农光互补可以发挥以下作用： 为收入减少或养老金较低的农民提供收入补贴值得注意的是，光伏发电在2000年代末期就已经为许多专业人士发挥了稳定作用。如今，能源价格波动和气候压力使得这些解决方案再次具有吸引力。
生态转型和人口挑战部（MITECO）坚持认为，部署工作必须在保证农业活动优先地位的前提下进行，并且 确保与CAP的监管兼容性这项工作，连同国家倡议地图和技术指南的制定，旨在为那些考虑转向农光互补的人们提供确定性。
可衡量的效益：水资源、微气候和新型农村经济模式
来自西班牙和其他类似环境的试验数据表明，该方法具有许多反复出现的优势。其中最常被提及的优势之一是： 改进的水资源管理面板产生的部分遮荫可以减少蒸腾作用，从而减少植物通过热量和辐射散失的水分。
在灌溉系统中，安装在筏上的漂浮式光伏电池板还能带来额外的好处：通过部分覆盖水面， 它可以减少水分蒸发，并有助于控制藻类生长。这些都是温暖气候下常见的问题。同时，现场产生的能量有利于水泵的电气化和更高效的灌溉系统的建设。
从气候角度来看，光伏结构下的遮荫和通风相结合有助于…… 缓解极端热浪在夏季日益漫长干燥的背景下，这一点尤为重要。研究人员观察到，在某些作物中，热胁迫的发生率较低，且在热浪期间的生长表现更为稳定。
所有这些都为农村地区带来了经济机遇。农光互补不仅可以发电供自用或出售给电网，而且 它为农民和能源公司之间新的商业模式和合作打开了大门。在面临农业弃耕风险的地区，这类项目被视为保持经济活动和就业的一种方式。
联合国光伏企业联合会（UNEF）首席执行官坚称，如果土地利用规划得当，“农业和光伏发电之间并不存在对立关系”。他指出，大部分农业用地仍将专门用于粮食生产。在他看来，真正的挑战在于如何最大限度地利用分配给农光互补的那一小部分土地。 可作为两种用途共存的一个例子.
西班牙和其他欧洲国家的农光互补发展开始表明，在太阳能电池板和农作物之间做出选择并非不可避免：借助 RearCPVbif 半透明面板等技术、精心设计的农艺试验以及优先考虑农业活动的援助和监管框架，这是可能的。 在同一块土地上生产清洁能源和粮食，提高应对气候变化的能力，并为农村地区提供新的收入来源。 在不牺牲其在食物链中基本功能的前提下。
