Η ανάπτυξη των Φ/Β συστηµάτων στην Ελλάδα τα τελευταία χρόνια είναι ραγδαία για πολλούς λόγους ενώ ειδικοί επισηµαίνουν το αδιέξοδο στο οποίο είναι αρκετά πιθανόν να οδηγηθούν οι νέοι επενδυτές οι οποίοι δυσκολεύονται να αντιληφθούν τη νέα δυναµική που έχει δηµιουργηθεί στο τοµέα των ΑΠΕ στη χώρα.
Όπως τεκµηριωµένα υποδεικνύουν έµπειροι γνώστες της δυναµικής των ΑΠΕ χωρίς τη δηµιουργία εγκαταστάσεων αποθήκευσης ηλεκτρικής ενέργειας µεγάλης ισχύος και τον εκσυγχρονισµό των υπαρχόντων δικτύων µεταφοράς οι επενδύσεις σε νέους Φ/Β σταθµούς ενέχουν µεγάλο ρίσκο.
Οι τοπικές διαµάχες σχετικά µε τις ανταγωνιστικές χρήσεις της γης και µε επίκεντρο το δίπολο “ενέργεια ή τρόφιµα” εντείνονται κατά καιρούς καθώς η διασφάλιση επαρκών ποσοτήτων τροφίµων και ενέργειας αποτελούν σηµαντικούς στόχους όλων των κυβερνήσεων. Εξ’ άλλου οι 3 από τους 17 στόχους της αειφόρου ανάπτυξης (Sustainable Development Goals) του ΟΗΕ αναφέρονται άµεσα στο θέµα αυτό (ο στόχος 2 για εξάλειψη της πείνας, ο στόχος 7 για τη παροχή επαρκούς και καθαρής ενέργειας και ο στόχος 13 για την αντιµετώπιση της κλιµατικής αλλαγής).
Το θέµα της παραγωγής επαρκών ποσοτήτων τροφίµων για τη διατροφή του παγκόσµιου πληθυσµού είναι ένα διαχρονικό θέµα.
Ο Τόµας Ρόµπερτ Μάλθους (1766-1834), Άγγλος επίσκοπος, δηµογράφος και οικονοµολόγος του 18ου αιώνα (όταν ο παγκόσµιος πληθυσµός ήταν λιγότερο από 1 δις), διατύπωσε τη θεωρία ότι ο πληθυσµός τείνει να αυξάνεται γεωµετρικά, ενώ η παραγωγή τροφής αυξάνεται αριθµητικά. Σύµφωνα µε τον Μάλθους, αυτή η ανισορροπία οδηγεί αναπόφευκτα σε ελλείψεις τροφής, πείνα και κοινωνικές αναταραχές, εκτός αν περιοριστεί η αύξηση του πληθυσµού. Η θεωρία του είχε µεγάλη επίδραση στη δηµογραφία και την οικονοµική σκέψη, αν και επικρίθηκε, καθώς η τεχνολογική πρόοδος και οι γεωργικές καινοτοµίες απέδειξαν ότι η παραγωγή τροφής µπορεί να αυξηθεί πολύ ταχύτερα από όσο προέβλεψε. Τον εικοστό αιώνα η πρόοδος της επιστήµης που οδήγησε στη πράσινη επανάσταση διέψευσε τον R. Malthus.
Η πράσινη επανάσταση ήταν µια παγκόσµια γεωργική µεταρρύθµιση που ξεκίνησε στα µέσα του 20ού αιώνα, µε στόχο την αύξηση της παραγωγικότητας των καλλιεργειών µέσω επιστηµονικών και τεχνολογικών καινοτοµιών. Βασίστηκε σε σηµαντικό βαθµό στο έργο του Αµερικανού αγρονόµου και φυτοπαθολόγου Norman Borlaug (1914-2009), που θεωρείται ο πατέρας της και τιµήθηκε µε το βραβείο Nobel το 1970. Κεντρικό ρόλο έπαιξε η ανάπτυξη νέων ποικιλιών σιτηρών υψηλής απόδοσης, η χρήση χηµικών λιπασµάτων και φυτοφαρµάκων, καθώς και η εκτεταµένη άρδευση. Η Πράσινη Επανάσταση συνέβαλε σηµαντικά στη µείωση της πείνας σε χώρες όπως η Ινδία και το Μεξικό, αυξάνοντας τη διαθεσιµότητα τροφίµων και βελτιώνοντας τα εισοδήµατα των αγροτών. Ωστόσο, προκάλεσε και προβληµατισµό για τις περιβαλλοντικές συνέπειες, όπως η υποβάθµιση των εδαφών, η ρύπανση των υδάτων και η απώλεια βιοποικιλότητας. Παρά τις αδυναµίες της, θεωρείται καθοριστική στιγµή στην ιστορία της γεωργίας και παράδειγµα του πώς η επιστήµη µπορεί να αλλάξει ριζικά την παραγωγή τροφής.
Σήµερα αφ’ ενός τα διατροφικά πρότυπα και αφ’ ετέρου η επίταση της κλιµατικής κρίσης αναβιώνουν τους (ξεχασµένους για αρκετά χρόνια) φόβους του R. Malthus για τη δυνατότητα του πλανήτη να παράγει την απαιτούµενη τροφή για τις ανάγκες του παγκόσµιου πληθυσµού που υπερβαίνει πλέον τα 8 δις και αναµένεται να φθάσει τα 10 δις µέχρι τα τέλη του 21ου αιώνα.
Η κλιµατική κρίση αποτελεί µία από τις µεγαλύτερες απειλές για την παγκόσµια παραγωγή τροφίµων. Η άνοδος της θερµοκρασίας, οι ακραίες καιρικές συνθήκες και οι αλλαγές στα πρότυπα βροχοπτώσεων επηρεάζουν άµεσα τη γεωργία και την κτηνοτροφία. Οι παρατεταµένες ξηρασίες µειώνουν την παραγωγικότητα των καλλιεργειών, ενώ οι καταρρακτώδεις βροχές και οι πληµµύρες καταστρέφουν σοδειές και υποδοµές. Επιπλέον, η κλιµατική αλλαγή διευκολύνει την εξάπλωση ασθενειών και παρασίτων, που απειλούν φυτά και ζώα. Οι περιοχές που εξαρτώνται από παραδοσιακά πρότυπα καλλιέργειας κινδυνεύουν ιδιαίτερα, µε αποτέλεσµα την αύξηση της επισιτιστικής ανασφάλειας και την άνοδο των τιµών τροφίµων. Για την αντιµετώπιση αυτών των προκλήσεων, απαιτούνται ανθεκτικές ποικιλίες καλλιεργειών, βιώσιµες γεωργικές πρακτικές και διεθνής συνεργασία, ώστε να διασφαλιστεί η επάρκεια τροφίµων για τις µελλοντικές γενιές.
Η λεγόµενη “δυτική διατροφή”, πλούσια σε κρέας, γαλακτοκοµικά, επεξεργασµένα τρόφιµα και υψηλή κατανάλωση θερµίδων, ασκεί σηµαντική πίεση στην παγκόσµια παραγωγή τροφίµων (ενώ θεωρείται υπεύθυνη για το γεγονός ότι σηµαντικό ποσοστό των κατοίκων των δυτικών χωρών είναι υπέρβαρο ή παχύσαρκο). Η αυξηµένη ζήτηση για ζωικά προϊόντα απαιτεί τεράστιες ποσότητες ζωοτροφών, νερού και καλλιεργήσιµης γης, οι οποίες διαφορετικά θα µπορούσαν να χρησιµοποιηθούν για την παραγωγή φυτικών τροφών άµεσης κατανάλωσης. Επιπλέον, η εκτροφή ζώων συµβάλλει σηµαντικά στις εκποµπές αερίων του θερµοκηπίου και στην υποβάθµιση οικοσυστηµάτων. Καθώς ο παγκόσµιος πληθυσµός αυξάνεται, η υιοθέτηση ενός πιο ισορροπηµένου και βιώσιµου διατροφικού προτύπου, µε έµφαση στα φυτικά τρόφιµα, θα µπορούσε να απελευθερώσει πόρους και να ενισχύσει την επισιτιστική ασφάλεια. Η µείωση της σπατάλης τροφίµων και η προώθηση τοπικών, χαµηλού αποτυπώµατος άνθρακα προϊόντων αποτελούν κρίσιµα βήµατα για τη διασφάλιση επάρκειας τροφής για όλους.
Μέχρι σήµερα τα µεγάλα Φ/Β συστήµατα εγκαθίστανται στο έδαφος ενώ για τα µικρότερα υπάρχει η δυνατότητα εγκατάστασης τους σε ταράτσες κτιρίων. Σταδιακά και για διάφορους λόγους αναπτύχθηκαν νέοι τρόποι εγκατάστασης Φ/Β πανέλων ορισµένα από τα οποία είναι διαφορετικά από τα συµβατικά (ηµιδιαφανή, διπλής όψεως, κ.α.) όπως:
Α) Η εγκατάσταση τους σε αγροτικές εκτάσεις σε ύψος 2 µε 2.5 µέτρων από το έδαφος (Agrivoltaics).Αυτός ο τρόπος εγκατάστασης τους επιτρέπει τη ταυτόχρονη παραγωγή αγροτικών προϊόντων και ηλεκτρικής ενέργειας. Τα αγροβολταϊκά συστήµατα επιτυγχάνουν την αρµονική συµβίωση των συστηµάτων παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και της παραγωγής τροφίµων, ζωοτροφών ή της βοσκής ζώων ενώ µειώνουν την εξατµισοδιαπνοή των καλλιεργειών ελαττώνοντας τις ανάγκες άρδευσης τους κάτι σηµαντικό για περιοχές µε µειωµένη επάρκεια υδάτινων πόρων. Το κόστος τους όµως είναι περίπου 20-30% υψηλότερο σε σχέση µε τα συµβατικά Φ/Β που εγκαθίστανται στο έδαφος.
Ένα από τα βασικά πλεονεκτήµατα των αγροβολταϊκών είναι η βελτιστοποίηση της χρήσης γης, ιδιαίτερα σε περιοχές µε περιορισµένη διαθέσιµη έκταση. Παράλληλα, τα φωτοβολταϊκά πάνελ µπορούν να προσφέρουν µερική σκίαση, µειώνοντας την εξάτµιση νερού και προστατεύοντας τα φυτά από ακραίες θερµοκρασίες. Αυτό µπορεί να οδηγήσει σε καλύτερες αποδόσεις σε ξηρά ή θερµά κλίµατα. Επιπλέον, η παραγωγή καθαρής ενέργειας συµβάλλει στη µείωση των εκποµπών αερίων του θερµοκηπίου και ενισχύει την ενεργειακή αυτάρκεια των αγροτικών περιοχών.
Ωστόσο, υπάρχουν και µειονεκτήµατα. Η αρχική εγκατάσταση αγροβολταϊκών είναι ιδιαίτερα δαπανηρή, γεγονός που µπορεί να αποθαρρύνει µικρούς παραγωγούς. Επίσης, η σκίαση από τα πάνελ, αν δεν έχει υπολογιστεί σωστά, µπορεί να µειώσει την ανάπτυξη ορισµένων καλλιεργειών που απαιτούν πλήρη ηλιοφάνεια. Τέλος, η συντήρηση του συστήµατος και η ανάγκη εξειδικευµένων τεχνικών γνώσεων αποτελούν πρόσθετες προκλήσεις.
Συνολικά, τα αγροβολταϊκά προσφέρουν µια πολλά υποσχόµενη λύση για την αειφόρο ανάπτυξη και τη πράσινη γεωργία και κτηνοτροφία, αλλά η επιτυχία τους εξαρτάται από την κατάλληλη τεχνολογική εφαρµογή, την οικονοµική βιωσιµότητα και την προσαρµογή στις τοπικές γεωργικές συνθήκες.
Β) Η εγκατάσταση τους στη επιφάνεια υδάτινων ταµιευτήρων επί της οποίας επιπλέουν (Floating photovoltaics). Οι υδάτινοι ταµιευτήρες µπορεί να είναι φυσικοί ή ανθρωπογενείς ενώ µπορούν επίσης να εγκατασταθούν στη θάλασσα. Η νέα αυτή τεχνολογία αναπτύσσεται ραγδαία ιδιαίτερα σε πυκνοκατοικηµένες χώρες/περιοχές µε έλλειψη διαθέσιµων εκτάσεων για την εγκατάσταση τους. Το θεσµικό πλαίσιο για την εγκατάσταση επιπλεόντων Φ/Β στη χώρα µας δηµιουργήθηκε πρόσφατα και υπάρχει έντονο ενδιαφέρον των επενδυτών για την εγκατάσταση τους σε υδάτινους αποδέκτες. Τα κύρια πλεονεκτήµατα των επιπλεόντων Φ/Β είναι η αυξηµένη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας λόγω της χαµηλής θερµοκρασίας των Φ/Β πανέλων που γειτνιάζουν µε το νερό και η µειωµένη εξάτµιση νερού λόγω της µερικής κάλυψης της επιφανείας του υδάτινου αποδέκτη. Τα κύρια µειονεκτήµατα τους σχετίζονται µε το αυξηµένο – κατά περίπου 10-15% – κόστος τους σε σχέση µε τα συµβατικά Φ/Β που εγκαθίστανται στο έδαφος καθώς και οι µη πλήρως κατανοητές επιπτώσεις τους στο βιοτικό και αβιοτικό περιβάλλον του υδάτινου αποδέκτη.
Γ) Η εγκατάσταση τους σε κτίρια (εκτός της ταράτσας τους) ενσωµατωµένα στο κέλυφος τους όπως π.χ. στις προσόψεις τους ή σε αίθρια. Τα Φ/Β αυτά µπορεί να είναι ηµιδιαφανή Φ/Β (Semi-transparent photovoltaics) ή δύο όψεων (Double-phase photovoltaics). Το κόστος των ηµιδιαφανών Φ/β είναι υψηλότερο του κόστους των συµβατικών ενώ η εγκατάσταση τους στα κτίρια καλύπτει µέρος των αναγκών τους και δεν απαιτείται µεταφορά της παραγόµενης ηλεκτρικής ενέργειας σε µακρινές αποστάσεις.
∆) Τα κατακόρυφα Φ/Β πλαίσια (Vertical photovoltaics) δύο όψεων τα οποία µπορούν να εγκατασταθούν και στο έδαφος καταλαµβάνοντας ελάχιστο χώρο. Οι αποδόσεις των Φ/β αυτών είναι χαµηλότερες σε σχέση µε των αντίστοιχων Φ/Β που εγκαθίστανται στο έδαφος µε την επιθυµητή κλίση ενώ το κόστος των Φ/Β διπλής όψεως είναι υψηλότερο. Όµως µπορούν να εγκατασταθούν σε τοποθεσίες που δεν σκιάζονται καταλαµβάνοντας µικρή επιφάνεια γης.
Μελέτες σε διάφορες χώρες υποδεικνύουν ότι η εγκατάσταση Φ/Β συστηµάτων σηµερινής τεχνολογίας σε έκταση µικρότερη του 1% της συνολικής επιφανείας τους µπορεί να παράξει την απαιτούµενη ηλεκτρική ενέργεια για τη κάλυψη όλων των αναγκών τους. Όσον αφορά την εγκατάσταση Φ/Β συστηµάτων σηµερινής τεχνολογίας σε δώµατα κτιρίων σε Ευρωπαϊκές χώρες µελέτες υποδεικνύουν ότι εφόσον καλυφθούν όλα τα δώµατα κτιρίων η παραγόµενη ηλεκτρική ενέργεια είναι περίπου ίση µε τις ανάγκες τους. Άλλες µελέτες υποδεικνύουν ότι τα Φ/Β συστήµατα µπορούν να καλύψουν όλες τις ανάγκες σε ηλεκτρική ενέργεια του πλανήτη καλύπτοντας το 0.3% της επιφανείας του. Μελέτες κρατικών οργανισµών στις ΗΠΑ υποστηρίζουν ότι η εγκατάσταση Φ/Β συστηµάτων στο 0.6% της συνολικής επιφανείας τους µπορεί να παράξει όλη την ηλεκτρική ενέργεια που χρειάζεται η χώρα. Ανάλογη µελέτη στη Κρήτη υποδεικνύει ότι για τη κάλυψη όλων των αναγκών σε ηλεκτρική ενέργεια του νησιού απαιτείται η εγκατάσταση Φ/Β συστηµάτων σε επιφάνεια ίση µε το 0.56% της συνολικής επιφανείας της Κρήτης ή σε επιφάνεια µικρότερη του 2% της καλλιεργήσιµης και ακαλλιέργητης έκτασης γης.
Από τα προλεχθέντα γίνεται φανερό ότι σήµερα υπάρχουν πολλοί τρόποι εγκατάστασης των Φ/Β συστηµάτων, σε κτίρια, υδάτινους ταµιευτήρες και σε ακαλλιέργητες, υποβαθµισµένες ή καλλιεργούµενες εκτάσεις χωρίς να επηρεάζεται η διαθεσιµότητα της γης για παραγωγή τροφίµων. Συνεπώς είναι ενθαρρυντικό το γεγονός ότι τα υπάρχοντα στοιχεία και οι µελέτες υποδεικνύουν ότι η χρήση τους σε ακαλλιέργητες ή καλλιεργούµενες εκτάσεις για τη κάλυψη των αναγκών σε πράσινη ηλεκτρική ενέργεια µπορεί να συνδυαστεί επωφελώς µε τη παραγωγή τροφίµων.
*Ο Γιάννης Βουρδουµπάς
είναι χηµικός µηχανικός ΕΜΠ, M.Sc., Ph.D.
Περισσότερα στοιχεία για την εγκατάσταση Φ/Β στοιχείων στη Κρήτη χωρίς να εµποδίζονται οι άλλες χρήσεις της γης είναι διαθέσιµα στο άρθρο του γράφοντος “Use of solar photovoltaic systems for meeting the power demand in the island of Crete, Greece avoiding the land use conflicts” το οποίο έχει δηµοσιευθεί στο αγγλόφωνο επιστηµονικό περιοδικό American Scientific Research Journal For engineering, technology and sciences, 2024, 98(1), 37-52.
