סקירה של קטגוריות מרכזיות של פוטו-וולטאיות חקלאיות: סיווג על בסיס יכולת הסתגלות בתרחיש

כנוהג טיפוסי של שימוש בקרקע משולבת, הפוטו-וולטאים החקלאיים מסווגים בעיקר על סמך התאימות בין מאפייני התרחיש החקלאי ושיטות אינטגרציה של מערכות פוטו-וולטאיות. לקטגוריות שונות יש מאפיינים ברורים בעיצוב מבני, בחירת יבול ודגש פונקציונלי, ויוצרות ביחד נוף יישומים תעשייתי מגוון.

בהתבסס על היחס המרחבי בין תרחישים חקלאיים ומערכות פוטו-וולטאיות, ניתן לחלק את הפוטו-וולטאים החקלאיים לסוגים משלימים-חקלאיים-פוטו-וולטאיים קרקעיים, סוגי פוטו-וולטאים חקלאיים המבוססים על מתקנים וסוגים חקלאיים פוטו-וולטאיים מימיים. סוגים משלימים פוטו-וולטאיים-רכובים חקלאיים-קרקע הם הנפוצים ביותר. הם כרוכים בהקמת תמיכות פוטו-וולטאיות על אדמה חקלאית או מדרונות עדינים, תוך שמירה על השכבה המעובדת המקורית מתחת ללוחות. סוג זה מתאים לשתילת גידולי גבעול נמוכים- כגון חיטה ותירס, או ירקות עמידים בצל-, כאשר עקרון הליבה הוא השגת רווח בייצור חשמל תוך הבטחת חשיפה בסיסית לאור השמש לגידולים. פוטו-וולטאים חקלאיים המבוססים על מתקנים-משולבים במתקנים כגון חממות וסככות. מודולים פוטו-וולטאיים משמשים כחומרי כיסוי גג או מבנים נוספים, הן מחליפות סרטי חממה מסורתיים לייצור חשמל והן מייעלים את המיקרו אקלים בתוך החממה באמצעות ויסות העברת אור. סוג זה משמש לעתים קרובות בתרחישים בעלי ערך מוסף- גבוה, כגון גידול פירות וירקות וייצור שתילי פרחים, שבהם בקרת הטמפרטורה והאור הם קריטיים. חקלאות פוטו-וולטאית צפה מנצלת גופי מים כגון בריכות דגים ומאגרים, ומקימה מערכים פוטו-וולטאיים על פני המים בזמן שחקלאות ימית נמשכת מתחת ללוחות. השפעת הקירור של המים משפרת את יעילות ייצור החשמל של המודולים הפוטו-וולטאיים, תוך הפחתת האידוי וצמיחת האצות, ויוצרות מחזור אקולוגי של "סימביוזה פוטו-וולטאית- של חקלאות ימית".

בהתבסס על יכולתם של המודולים הפוטו-וולטאיים לווסת את אור השמש, ניתן לסווג אותם לסוגים שקופים ואטומים. טיפוסים שקופים משתמשים במודולים-שקופים למחצה או בשיטות מותקנות בפער-, המאפשרות העברה כיוונית של אורכי גל ספציפיים של אור, המתאימים לגידולים אוהבי צל-. סוגים אטומים שואפים למקסם את יעילות ייצור החשמל ומתאימים לגידולים עם דרישות אור נמוכות יותר או סובלנות גבוהה להצללה.

בהתבסס על מודל הייצור החקלאי העיקרי, ניתן לחלק אותם גם לסוגים משלימים פוטו-וולטאיים-פוטו-וולטאיים ויער-. הראשון משלב מערכים פוטו-וולטאיים עם שטחי מרעה, כאשר גידול בעלי חיים מתקיים מתחת או סביב הלוחות, תוך שימוש בהצללה פוטו-וולטאית כדי להפחית את השפעת חום הקיץ על בעלי חיים. האחרון פורס מערכים פוטו-וולטאיים במרווחים באדמות היער, מאזן צמיחת עצים וייצור חשמל, ונמצא בדרך כלל ביערות דלילים או באזורים שעוברים טרנספורמציה כלכלית ביער. קטגוריות אלו, באמצעות התאמה מדויקת של תרחישים והתאמה טכנולוגית, ממשיכות להרחיב את גבולות היישום של חשמל פוטו-וולטאים חקלאיים.