Vertikalne solarne farme: Kako bifacijalni paneli revolucioniraju solarnu energiju u 2025.

Vertikalne solarne farme postavljaju panele uspravno pod kutom od 90° u redovima sjever–jug, koristeći bifacijalne panele za prikupljanje jutarnje istočne svjetlosti i poslijepodnevne zapadne svjetlosti za dva dnevna vrhunca proizvodnje električne energije.
Projekt rižinih polja u gradu Ashikaga u Japanu instaliran je u svibnju 2024., dao je 5% manje riže i prodaje solarnu energiju tvrtki Marubeni Corporation.
Dužnosnici Japanskog udruženja za fotonaponsku energiju predviđaju godišnji rast vertikalnih instalacija od 20–30% u snježnim regijama zbog otapanja snijega i reflektirane svjetlosti s tla.
Austrijska vertikalna fotonaponska elektrana s 4.500 modula, instalirana 2022., zabilježila je samo 7 panela s manjim mehaničkim oštećenjima nakon prvih godina i nije zahtijevala ručno čišćenje zahvaljujući kiši i snijegu.
Bifacijalni solarni moduli mogu isporučiti oko 5% do 30% više energije od monofacijalnih panela u povoljnim uvjetima poput veće refleksije tla.
Austrijska agrivoltažna farma instalirala je vertikalne bifacijalne panele razmaknute 9,4 metra između redova usjeva, omogućujući uzgoj bundeva i soje s vremenom žetve sličnim kao na nezasjenjenim poljima.
Njemački Next2Sun izgradio je vertikalnu agri-PV instalaciju snage 4,1 MW u Donaueschingen-Aasenu dovršenu 2020., a zatim i postrojenje od 1,9 MW u Neudorfu u Austriji pušteno u rad 2022.
U Burlingtonu, Vermont, izgradnja je započela 2024. na lokaciji od 1,5 hektara sa 69 redova razmaknutih oko 9,1 metar, gdje se između redova uzgajaju mrkva i cikla kao prvi komercijalni vertikalni agrivoltažni sustav u zemlji.
Početni troškovi za vertikalne bifacijalne projekte su viši, s montažnim strukturama oko 200.000 € po MW u odnosu na 110.000 € po MW za tradicionalne sustave u Austriji, a bifacijalni moduli koštaju otprilike 0,10–0,20 $ više po vatu.
Vertikalne bifacijalne farme mogu smanjiti ograničenja proizvodnje u podne i pružiti mreži prihvatljiviji profil proizvodnje s dva vrhunca, poboljšavajući mogućnost isporuke i potencijalno smanjujući potrebe za skladištenjem u usporedbi s konvencionalnim solarnim sustavima.

Zamislite solarne farme koje stoje uspravno poput ograda, hvataju sunčeve zrake s obje strane i dijele zemlju s usjevima i stokom. Vertikalne solarne farme – zapravo solarni paneli postavljeni vertikalno (90°) – pojavljuju se kao trend koji mijenja pravila igre u obnovljivoj energiji. Ove instalacije često koriste bifacijalne solarne panele (solarne ćelije s prednje i stražnje strane) za prikupljanje sunčeve svjetlosti s istoka ujutro i sa zapada kasno poslijepodne ^[1], ^[2]. Rezultat je nova vrsta solarnog niza koji proizvodi energiju tijekom cijelog dana, djeluje u skladu s poljoprivredom i rješava neke izazove tradicionalnih solarnih rasporeda. Ovo izvješće objašnjava što su vertikalne solarne farme, kako rade bifacijalni paneli, zašto je njihova kombinacija tako snažna te koje prednosti i izazove donose. Također ćemo istražiti primjere iz stvarnog svijeta u mjestima poput Njemačke, SAD-a i Japana, podijeliti stručne uvide i vijesti do kolovoza 2025. te raspraviti što bi budućnost mogla donijeti ovom inovativnom pristupu.

Što su vertikalne solarne farme?

Vertikalne solarne farme odnose se na fotonaponske (PV) instalacije kod kojih su paneli postavljeni uspravno pod kutom od 90°, umjesto uobičajene nagnute orijentacije. Često su vertikalni paneli raspoređeni u duge redove koji se protežu u smjeru sjever-jug, tako da jedna strana panela gleda točno na istok, a druga na zapad ^[3]. U suštini, solarni panel djeluje poput zida ili ograde. Ova konfiguracija je vrlo različita od konvencionalnih solarnih farmi gdje paneli obično gledaju prema jugu (na sjevernoj hemisferi) pod kutom kako bi maksimalno iskoristili podnevno sunce.

U vertikalnoj farmi, svaka strana panela hvata sunčevu svjetlost u različito doba dana: istočna strana ujutro, a zapadna poslijepodne. To daje dva dnevna vrhunca proizvodnje električne energije – jedan nakon izlaska sunca i drugi prije zalaska – umjesto jednog velikog podnevnog vrhunca ^[4]. Budući da su paneli vertikalni, bacaju relativno uske sjene i ne prekrivaju tlo u tolikoj mjeri kao ravne instalacije, što je ključna prednost za korištenje zemlje ispod ili oko njih.

Vertikalne solarne instalacije mogu se postaviti na razne načine. U ruralnim područjima često se pojavljuju kao solarne ograde duž granica polja ili između redova usjeva. U urbanim ili industrijskim područjima, vertikalni paneli mogu se integrirati u zidove, fasade ili duž perimetra objekata, pretvarajući prethodno neiskorišteni vertikalni prostor u nekretninu za proizvodnju energije ^[5]. Čak su predloženi ili implementirani uz autoceste kao solarne zvučne barijere, kombinirajući smanjenje buke s proizvodnjom električne energije (koncept koji je već isproban u Njemačkoj) ^[6]. Ipak, jedna od najuzbudljivijih primjena je na poljoprivrednom zemljištu – praksa poznata kao agrivoltaika – gdje vertikalni solarni paneli omogućuju istovremeno uzgajanje usjeva i proizvodnju električne energije na istoj parceli zemlje^[7].

Agrivoltaične vertikalne farme privlače pažnju jer rješavaju ključni problem: sukob između korištenja zemljišta za hranu ili energiju. Postavljanjem panela uspravno u široko razmaknutim redovima, poljoprivrednici mogu i dalje koristiti teške strojeve i saditi usjeve između redova panela uz minimalne smetnje ^[8]. Na primjer, u Japanu je 2024. godine u rižinom polju postavljen vertikalni solarni niz; sljedeća žetva donijela je samo 5% manje riže nego prethodne godine bez panela ^[9], a poljoprivrednik je ostvario novi izvor prihoda prodajom solarne energije. “Vertikalni solarni paneli imali su manji utjecaj na usjev nego što smo očekivali,” rekao je Taiki Akasaka iz Sharing Farm (tvrtka koja upravlja tim projektom), dodajući da se nadaju širenju tehnologije ako troškovi padnu ^[10]. Ovaj primjer pokazuje kako vertikalni fotonaponski sustavi mogu koegzistirati s usjevima – nešto s čime tradicionalne solarne farme koje prekrivaju tlo imaju problema.

Još jedna značajna prednost vertikalnih farmi je njihova učinkovitost u snježnim ili visokim geografskim širinama. Budući da su paneli vertikalni, snijeg se ne zadržava na njihovoj površini kao na ravnim ili nagnutim panelima – snijeg jednostavno sklizne ili padne na tlo. To znači da mogu nastaviti proizvoditi energiju i nakon snježnih padalina, pa čak i iskoristiti svjetlost koja se reflektira od snijega na tlu ^[11]. Zapravo, dužnosnici Japanskog udruženja za fotonaponsku energiju predviđaju da će vertikalne solarne instalacije brzo rasti (20–30% godišnje) u hladnim, snježnim područjima Japana gdje je ova sposobnost odbacivanja snijega i iskorištavanja reflektirane svjetlosti velika prednost ^[12]. Slično, vertikalni paneli ostaju čišći; prašina i nečistoće se ne zadržavaju lako na vertikalnoj površini, a kiša ih učinkovitije ispire, smanjujući potrebu za održavanjem ^[13].

Ukratko, vertikalna solarna farma je solarni energetski sustav postavljen na bok – doslovno. Zamjenom dijela učinkovitosti u podne za strukturne i prednosti u korištenju zemljišta, ove farme otvaraju nove mogućnosti: mogu služiti kao ograde ili zidovi, proizvodnja energije može biti integrirana u farme, a prethodno nepraktična mjesta (poput uskih traka zemljišta) mogu proizvoditi energiju. No prava čarolija događa se kada ovaj dizajn uparimo s bifacijalnom tehnologijom solarnih panela – što omogućuje svakom uspravnom panelu da iskorištava sunčevu svjetlost i s prednje i sa stražnje strane.

Kako rade bifacijalni solarni paneli

Bifacijalni solarni paneli su paneli koji proizvode električnu energiju s obje strane. Za razliku od tradicionalnih solarnih modula (monofacijalnih panela) koji imaju aktivni fotonaponski sloj samo na prednjoj strani (s neprozirnom stražnjom folijom iza), bifacijalni paneli imaju solarne ćelije izložene i na stražnjoj strani. To znači da bifacijalni panel može pretvarati svjetlost u energiju izravnim sunčevim svjetlom na prednjoj strani i iz reflektirane ili difuzne svjetlosti na stražnjoj strani ^[14]. U suštini, panelu nije važno s koje strane dolazi svjetlost – sva je energija korisna.

Nekoliko dizajnerskih značajki omogućuje bifacijalnu funkcionalnost. Često ovi paneli koriste prozirnu stražnju foliju ili dizajn s dvostrukim staklom kako bi svjetlost mogla doprijeti do stražnjih ćelija. Montirani su na način (često povišeni ili u otvorenim okvirima) koji omogućuje da svjetlost iz okoline (poput tla, obližnjih površina ili atmosfere) dosegne stražnju stranu. Učinkovitost stražnje strane ovisi o “albedu” okoline – mjeri reflektivnosti. Na primjer, bijeli pijesak, beton ili snijeg na tlu reflektiraju puno sunčeve svjetlosti, što bifacijalni paneli mogu iskoristiti, povećavajući svoju proizvodnju energije ^[15]. U snježnim uvjetima, bifacijalni panel može čak proizvoditi energiju iz svjetlosti reflektirane od snježnog pokrivača oko njega, što bi običan panel potpuno propustio.

Što se tiče učinkovitosti, bifacijalni moduli mogu proizvesti znatno više energije od jednostranih u pravim uvjetima. Studije su pokazale povećanje proizvodnje energije od 5% pa sve do 30% korištenjem bifacijalnih panela, ovisno o čimbenicima poput lokacije, reflektivnosti tla, visine instalacije i slično ^[16]. Čak i umjerena refleksija (npr. svijetla površina ispod panela) doprinosi dodatnim kilovatsatima. Ova tehnologija se brzo razvila – sredinom 2020-ih mnoge velike solarne elektrane diljem svijeta počele su koristiti bifacijalne module kao standard za povećanje proizvodnje.

Jedna važna prednost bifacijalnih panela je što mogu raditi hladnije od monofacijalnih u određenim konfiguracijama ^[17]. Ako je panel postavljen okomito ili nije izravno okrenut prema podnevnom suncu, apsorbira manje topline u tim vršnim satima. Niže temperature panela poboljšavaju učinkovitost solarnih ćelija (jer ekstremna toplina može smanjiti trenutnu učinkovitost panela). Na primjer, okomiti bifacijalni paneli obično izbjegavaju puni intenzitet podnevnog sunca (jer su okrenuti istok-zapad), pa im površina ostaje hladnija i rade učinkovitije tijekom dana ^[18]. Drugim riječima, svaka energija koju izgube time što nisu izravno okrenuti prema suncu u podne može se djelomično nadoknaditi činjenicom da učinkovitije pretvaraju sunčevu svjetlost kad je uhvate, zahvaljujući nižim temperaturama.

Ukratko, bifacijalni paneli savršen su dodatak vertikalnim instalacijama. Monofacijalni panel postavljen okomito proizvodio bi energiju samo s jedne strane (ili jutarnje ili poslijepodnevno sunce, ali ne oboje). Korištenjem bifacijalnih modula, vertikalne solarne farme mogu iskoristiti obje strane svakog panela, učinkovito udvostručujući korisnu površinu za proizvodnju. To je ključ koji otključava puni potencijal vertikalnih nizova – hvatajući sunčevu energiju tijekom više sati u danu i iz više kutova. U nastavku ćemo istražiti zašto ova kombinacija vertikalnog dizajna i bifacijalne tehnologije izaziva toliko uzbuđenja i koje jedinstvene prednosti nudi.

Sinergija vertikalnog dizajna i bifacijalne tehnologije

Kombinacija vertikalnog postavljanja i bifacijalnih panela stvara snažnu sinergiju koja rješava neka ograničenja konvencionalnih solarnih sustava. Evo nekoliko načina na koje ova kombinacija zajedno donosi jedinstvene prednosti:

Cjelodnevni profil proizvodnje energije: Tradicionalna solarna farma okrenuta prema jugu ima jedan izražen vrhunac snage oko podneva. Nasuprot tome, vertikalna bifacijalna farma okrenuta istok-zapad proizvodi dva blaža vrhunca – jedan ujutro (aktivna istočna strana) i jedan kasno poslijepodne (aktivna zapadna strana) ^[19]. To je kao da imate “dvije smjene” proizvodnje solarne energije svaki dan, kako je primijetio jedan solarni entuzijast ^[20]. Ova ravnomjernija raspodjela energije može se bolje uskladiti s tipičnim obrascima potrošnje električne energije (koja često bilježi vrhunce ujutro i navečer kada se ljudi spremaju na posao ili se vraćaju kući) ^[21]. Također znači da instalacija proizvodi iskoristivu energiju tijekom sati kada bi tradicionalni paneli mogli biti neaktivni ili s niskim izlazom. Na primjer, farma u Coloradu koja je instalirala vertikalne bifacijalne panele zabilježila je vrhunce proizvodnje oko 9 sati ujutro i 16 sati popodne, umjesto svega u podne ^[22]. Ovakav profil proizvodnje izuzetno je cijenjen jer može smanjiti opterećenje mreže tijekom tih jutarnjih/večernjih razdoblja i smanjiti potrebu za baterijskim skladištenjem za pokrivanje potražnje rano ujutro ili kasno navečer ^[23].
Smanjeno smanjenje proizvodnje u podne: U regijama bogatim suncem ponekad se javlja neobičan problem – previše solarne energije u podne. Ova prevelika ponuda može navesti operatere mreže da ograniče (isključe) neke solarne elektrane tijekom sati najveće sunčeve svjetlosti, čime se gubi potencijalna energija. Vertikalne bifacijalne elektrane prirodno proizvode manje u podne, pa je manja vjerojatnost da će pridonijeti prevelikoj ponudi. Umjesto toga, one proporcionalno više proizvode u prijelaznim satima, što može popuniti praznine kada drugi solarni izvori opadnu ^[24]. Kako su primijetili istraživači sa Sveučilišta Leipzig u Njemačkoj, široka upotreba vertikalnih PV sustava može smanjiti oslanjanje na plinske vršne elektrane ili velike spremnike, budući da oni nadopunjuju vremenski raspored konvencionalnih ravnih solarnih elektrana ^[25]. U suštini, kombinacija tradicionalnih i vertikalnih solarnih panela može pružiti ravnomjerniju krivulju opskrbe – konvencionalni paneli pokrivaju podne, vertikalni paneli pokrivaju jutra/večeri, a zajedno osiguravaju dosljedniju energiju tijekom dana.
Dvostrano prikupljanje energije: Bifacijalna značajka znači da vertikalne elektrane iskorištavaju svjetlost s obje strane. Tijekom izlaska sunca, istočna strana svakog panela proizvodi energiju dok zapadna može čak uhvatiti i nešto reflektirane svjetlosti s tla ili atmosfere, i obrnuto poslijepodne. Čak i difuzna svjetlost za oblačnog dana može do određene mjere pogoditi obje strane, čime se povećava prinos energije. Ova sposobnost prikupljanja svjetlosti pod kutom od 360° posebno je korisna u okruženjima s visokim albedom (reflektirajuće površine). Na primjer, zimi kada je sunce nisko, svjetlost koja se reflektira od snježnog pokrivača može značajno povećati izlaznu snagu stražnje strane bifacijalnih panela ^[26]. Vertikalni bifacijalni sustavi na visokim geografskim širinama imaju koristi od toga jer proizvode energiju ne samo izravno od sunca, već i iz ambijentalne svjetlosti koju jednostrani panel nikada ne bi uhvatio.
Prirodno čišći i hladniji paneli: Kao što je spomenuto, vertikalni paneli lakše odbacuju snijeg i prašinu. Nema ravne površine na kojoj bi se snijeg mogao zadržati, a kiša može učinkovito oprati obje strane. Poljoprivredna tvrtka u Austriji koja je 2022. postavila vertikalne bifacijalne panele izvijestila je da nikada nisu morali ručno čistiti panele – prirodna kiša i vertikalna orijentacija održavali su ih čistima, uz pomoć lokalne klime ^[27]. To smanjuje troškove održavanja i održava visoku učinkovitost. Dodatno, budući da vertikalni bifacijalni paneli izbjegavaju izravno podnevno sunce, rade na nižim temperaturama tijekom podneva. Niže radne temperature mogu povećati učinkovitost – čime se iz svake jedinice sunčeve svjetlosti izvlači više električne energije. Jedno istraživanje pokazalo je da je niža temperatura panela kod vertikalno postavljenih bifacijalnih modula pridonijela njihovoj većoj produktivnosti ^[28]. To je dobitna kombinacija: dizajn ne samo da hvata svjetlost s obje strane, već i pasivno ublažava dva česta problema u radu (prljavština i toplina).

Ukratko, vertikalne farme s bifacijalnim panelima stvaraju stabilniji i otporniji sustav solarne energije. Oni proizvode energiju kad i gdje drugi možda ne mogu (zamislite snježno jutro – krovni paneli mogu biti prekriveni snijegom, ali vertikalni su vjerojatno čisti i rade). Također otvaraju nove prostore za postavljanje solarnih panela (poput rubova polja, ograda i urbanih zidova) i dobro se integriraju s drugim načinima korištenja zemljišta. Ova sinergija potiče sve veći interes i solarnih developera i poljoprivredne zajednice, što ćemo vidjeti u sljedećim odjeljcima.

Ključne prednosti i primjene

Vertikalne bifacijalne solarne farme nude brojne prednosti i omogućuju kreativne primjene koje tradicionalni solarni sustavi teško mogu pratiti. U nastavku navodimo neke od najvažnijih prednosti, zajedno s primjerima iz stvarnog svijeta kako i gdje se ti sustavi koriste:

Dvostruka upotreba zemljišta – poljoprivreda i solarna energija zajedno: Možda je najveća prednost mogućnost dijeljenja zemljišta između energije i poljoprivrede. Poljoprivrednici mogu nastaviti uzgajati usjeve ili napasati stoku na zemljištu na kojem se nalaze i vertikalni solarni paneli. Uski profil panela i široki razmak omogućuju slobodno kretanje traktora i kombajna, a usjevi i dalje dobivaju dovoljno sunčeve svjetlosti u podne. ^[29], ^[30] Na jednoj austrijskoj agrivoltaičnoj farmi, redovi bifacijalnih vertikalnih panela postavljeni su na razmaku od 9,4 metra između redova usjeva; farma i dalje uzgaja bundeve i soju uz minimalne promjene ^[31]. Rezultati su ohrabrujući – prinos bundeva bio je usporediv s nezasjenjenim poljima, a soji je trebalo nešto više vremena za sazrijevanje, ali je i dalje dala urod u razumnom roku ^[32]. U japanskom pokusu s rižom, kako je navedeno, pad prinosa riže bio je samo ~5% s panelima, što je poljoprivrednik smatrao poštenom zamjenom za proizvedenu električnu energiju ^[33]. Agrivoltaika se smatra win-win rješenjem: poljoprivrednici dobivaju novi izvor prihoda (prodaja električne energije) i potencijalno neke agronomske koristi (poput smanjenog toplinskog stresa na biljkama), dok društvo dobiva obnovljivu energiju bez žrtvovanja proizvodnje hrane. Kako je rekao Chad Higgins, izvanredni profesor na Sveučilištu Oregon State, agrivoltaika može pružiti “pravu sinergiju” – što dovodi do “više hrane, više energije, manje potrebe za vodom, nižih emisija ugljika i prosperitetnijih ruralnih zajednica.” ^[34]
Smanjeni otisak na zemljištu i veća gustoća energije: Vertikalni paneli vrlo učinkovito koriste zemljište u smislu razmaka i pokrivenosti. Budući da stoje uspravno, njihov omjer pokrivenosti tla može biti nizak – što znači da je velik dio tla i dalje otvoren za druge namjene (poljoprivreda ili nešto drugo). Jedno istraživanje je pokazalo da su vertikalne instalacije postigle izvrsnu iskoristivost pokrivenosti tla, a pritom su i dalje generirale značajnu količinu energije, što je privlačna značajka za primjene gdje je prostor ograničen ^[35]. U praksi, možete postaviti rubove polja, granice posjeda ili ceste s vertikalnim panelima gdje neće ometati primarne namjene zemljišta. Na primjer, vinarija u Kaliforniji postavila je vertikalne bifacijalne panele duž redova vinove loze – praktički ih uklopivši u strukturu naslona – kako bi proizvodili energiju bez smanjenja površine vinograda ^[36]. U gustim komercijalnim zonama ili objektima, vertikalna solarna rješenja mogu se dodati na granice parkirališta, sigurnosne ograde, zvučne barijere ili fasade zgrada – mjesta gdje standardni solarni nosači ili krovni paneli možda ne bi stali ^[37]. Time se prethodno neiskorišten ili “mrtvi” prostor pretvara u produktivne solarne farme. Čak se sugerira da bi vertikalne solarne ograde mogle zamijeniti ili nadopuniti obične ograde, dajući vam zapravo ogradu koja vam se isplaćuje kroz proizvodnju električne energije ^[38]. Sve u svemu, vertikalne bifacijalne instalacije mogu postići veću količinu energije po jedinici zemljišta kada uzmete u obzir da zemljište ostaje višestruko iskoristivo – jedna procjena kaže da bi zajednički razvoj poljoprivrednog zemljišta sa solarnim panelima mogao pridonijeti do 20% ukupne proizvodnje električne energije u SAD-u bez smanjenja poljoprivrednog prinosa, ako bi se takav model proširio na nacionalnoj razini ^[39].
Jutarnje i večernje pojačanje snage (koristi za mrežu): Zbog orijentacije istok-zapad, vertikalne bifacijalne farme isporučuju više energije tijekom jutarnjih i kasnopopodnevnih sati nego konvencionalne farme. Ovo je velika prednost za električnu mrežu i energetske planere. To znači da je solarna energija dostupna bliže vremenima vršne potrošnje (koja u mnogim regijama nastupa u ranim večernjim satima) i može smanjiti oslanjanje na elektrane na fosilna goriva ili baterije za popunjavanje praznina. Njemački developer vertikalnih PV sustava to je ovako opisao: “Vertikalni sustav uvijek proizvodi električnu energiju kada konvencionalni PV sustavi obično proizvode manje.” ^[40] U praksi, ovo može učiniti solarnu energiju fleksibilnijom za raspodjelu i smanjiti potrebu za ograničavanjem viška proizvodnje tijekom podneva ^[41]. Raspodjelom proizvodnje tijekom dana, vertikalne farme također mogu bolje iskoristiti cijene električne energije prema vremenu korištenja – u nekim tržištima, jutarnja i večernja energija vrijede više od energije u podne. Johannes Huber, projektni inženjer u Next2Sun-u, istaknuo je da kombinacija bifacijalnih panela i korisnijeg profila proizvodnje može “dovesti do ukupnog povećanja vrijednosti proizvodnje električne energije od 25%” za vertikalni sustav, čak i ako je ukupna proizvodnja kWh nešto niža, jer se više energije generira tijekom sati visoke vrijednosti ^[42].
Otpornost na sve vremenske uvjete (snijeg, oblaci i vrućina): Vertikalni bifacijalni paneli pokazuju jasne prednosti u određenim vremenskim uvjetima. U snježnim klimama, kao što je spomenuto, lako odbacuju snijeg i mogu čak proizvoditi energiju od reflektirane sunčeve svjetlosti na snijegu. To ih čini mnogo više otpornima na zimu. Tradicionalni paneli u jakom snijegu mogu biti izvan pogona danima dok se snijeg ne otopi ili ne očisti, dok vertikalni paneli mogu nastaviti raditi s minimalnim prekidima ^[43], ^[44]. U oblačnom vremenu, vertikalni paneli primaju difuzno svjetlo ravnomjernije s obje strane, što ponekad može smanjiti razliku u učinku u odnosu na nagnute panele. Tijekom izuzetno vrućih dana, vertikalni paneli rade nešto hladnije (jer ne apsorbiraju punu snagu podnevnog sunca izravno), što potencijalno održava bolju učinkovitost ^[45]. Ovi čimbenici znače da vertikalne farme mogu imati stabilniji izlaz tijekom svih godišnjih doba. Zapravo, podaci s testnih lokacija pokazuju da su u nekim zimskim danima ili tijekom određenih uvjeta (poput oblačnog neba ili kada jaka zaprljanost utječe na nagnute panele), vertikalni bifacijalni nizovi nadmašili tradicionalne nagnute nizove sličnog kapaciteta ^[46]. Njihova dvostrana orijentacija također donekle štiti od vremenskih prilika – ako je istočno nebo oblačno pri izlasku sunca, ali se kasnije razvedri, zapadno orijentirana strana će i dalje hvatati poslijepodnevno sunce, i obrnuto.
Manje održavanja i dugovječnost: Orijentacija i dizajn vertikalnih farmi mogu pojednostaviti održavanje. Kao što je navedeno, ima manje nakupljanja prljavštine i snijega, što znači manje ciklusa čišćenja. Postoje i dokazi o smanjenom trošenju: budući da paneli nisu okrenuti ravno prema gore, primaju manje udaraca od tuče i otpada. Učinkovito predstavljaju uži profil za padajuće predmete. Mnogi vertikalni sustavi koriste robusne nosače (često s dva stupa) za sigurno držanje panela; jedan dizajn čak ovjesi panele s blagom fleksibilnošću kako bi izdržali jake vjetrove bez pucanja^[47]. U austrijskoj vertikalnoj PV elektrani s 4.500 modula, samo je 7 panela imalo manja mehanička oštećenja nakon prvih nekoliko godina – oštećenja su pripisana poljoprivrednim aktivnostima, a i to su bili izolirani slučajevi ^[48]. Općenito, nada je da bi ti sustavi mogli trajati dulje uz manje popravaka. Još je rano, ali znakovi su pozitivni da vertikalni bifacijalni nizovi mogu zahtijevati malo održavanja, raditi tijekom cijele godine i imati životni vijek usporediv s bilo kojom konvencionalnom solarnom elektranom.
Prednosti poljoprivredne mikroklime: Zanimljiva dodatna korist koja proizlazi iz agrivoltačkih studija jest da djelomična sjena od solarnih panela može poboljšati uvjete za rast određenih kultura. Iako je intuitivno misliti da svaka sjena šteti biljkama, istraživanja pokazuju da u vrućim i suhim uvjetima previše izravnog sunca zapravo može stresirati biljke i isušiti tlo ^[49]. Kulture poput salate, bobičastog voća ili čak određenih sorti kukuruza mogu patiti od ekstremne vrućine i jakog izlaganja suncu. Vertikalni paneli koji bacaju duge, uske sjene koje se pomiču preko polja mogu smanjiti intenzitet popodnevnog sunca na usjevima i smanjiti isparavanje. Rani eksperimenti pokazali su da to može uštedjeti vodu – tlo ispod i oko redova solarnih panela zadržava vlagu dulje, smanjujući potrebu za navodnjavanjem usjeva ^[50]. Na primjer, studija Sveučilišta u Liègeu (Belgija) pokazala je da je vertikalni agrivoltački sustav značajno smanjio potrebu za vodom za navodnjavanje, budući da su sjena i učinak zaštite od vjetra panela očuvali vlagu u tlu ^[51]. Također postoje dokazi da određene kulture koje podnose sjenu ili vole hladnije vrijeme daju veće prinose u agrivoltačkom sustavu nego na punom suncu, osobito u područjima sklonim suši ^[52]. Ovi učinci ovise o kulturi i klimi, ali sugeriraju da bi vertikalne solarne farme mogle pomoći ublažiti neke utjecaje klimatskih promjena (poput intenzivne vrućine i suše) na poljoprivredu, uz proizvodnju energije.

S obzirom na ove prednosti, nije iznenađenje da interes za vertikalne bifacijalne sustave dolazi iz raznih smjerova – od razvojnih inženjera obnovljivih izvora energije koji traže inovativne projekte, poljoprivrednika koji žele dodatni prihod i otpornost na klimatske promjene, pa čak i donositelja politika koji traže rješenja za sukobe oko korištenja zemljišta. No, kao i kod svake tehnologije, postoje i izazovi i kompromisi o kojima treba razmisliti, a o njima ćemo govoriti u nastavku.

Izazovi i nedostaci

Iako su vertikalne solarne farme s bifacijalnim panelima obećavajuće, nisu bez izazova. Neki od glavnih nedostataka i prepreka uključuju:

Niža ukupna energetska proizvodnja (po panelu): Budući da nije okrenut izravno prema suncu u podne, vertikalni panel će općenito proizvesti manje godišnje energije nego optimalno nagnuti panel okrenut prema jugu na istoj lokaciji. Čak i uz bifacijalni učinak, panel uglavnom skuplja kosu sunčevu svjetlost veći dio dana (osim u ranim i kasnim satima). To znači da ćete možda morati instalirati veći kapacitet (više panela ili veću površinu panela) kako biste dobili istu ukupnu proizvodnju kWh kao konvencionalna farma. Na primjer, testovi jednog entuzijasta za solarnu energiju pokazali su da je prosječna dnevna proizvodnja vertikalnih panela bila niža od one nagnutih panela – iako je vertikalni set sustizao ili čak premašivao tijekom zime i u rubnim satima ^[53]. Točan manjak varira ovisno o lokaciji – na vrlo visokim geografskim širinama ili u vrlo oblačnim područjima, vertikalni paneli mogu proći relativno bolje, ali u sunčanim ekvatorijalnim regijama, vertikalna orijentacija bi propustila mnogo podnevnog sunca. U praktičnom smislu, poljoprivrednik ili investitor mora odvagnuti dostupnost zemljišta i željenu proizvodnju: ako je cilj maksimalna energija po panelu i zemlja je jeftina, tradicionalni rasporedi pobjeđuju. Vertikalni sustavi dolaze do izražaja kada je zemljište ograničeno ili je dvostruka namjena prioritet u odnosu na samu proizvodnju.
Veći početni troškovi: Danas vertikalni agrivoltaični sustavi koštaju više za izgradnju po vatu nego standardne PV elektrane. Posebno dizajnirani nosači, dublji temelji (za podupiranje panela poput ograde protiv vjetra) i bifacijalni paneli (koji su povijesno nešto skuplji od monofacijalnih) svi povećavaju cijenu. Kao podatak, vertikalni bifacijalni projekt u Austriji procijenio je trošak montažne strukture na oko 200.000 € po MW, u usporedbi s otprilike 110.000 € po MW za tradicionalni sustav na tlu u toj regiji ^[54]. To je gotovo dvostruko veći trošak nosača, iako se ta razlika može smanjiti s većim opsegom i lokalnim optimizacijama. Sami bifacijalni moduli trenutno imaju malu premiju (otprilike 0,10–0,20 USD po vatu više od monofacijalnih modula) ^[55], iako im cijena pada kako postaju uobičajeni. Štoviše, vertikalni sustavi mogu zahtijevati više električnih instalacija po panelu (jer su paneli više razmaknuti) i više ograde ili sigurnosti jer pokrivaju veću površinu na način sličan ogradi. Svi ovi čimbenici mogu povećati početno ulaganje. S druge strane, zagovornici tvrde da prinos energije po vatu i veća vrijednost te energije (zbog boljeg vremenskog rasporeda) mogu nadoknaditi dio toga. Jedna analiza je navela da dodatni prinos od bifacijalnih panela i poboljšani proizvodni profil mogu učiniti nivelirani trošak električne energije iz vertikalnog sustava usporedivim s konvencionalnim sustavom na duži rok ^[56]. Ipak, viša početna cijena može biti prepreka, osobito za poljoprivrednike ili male investitore. Taiki Akasaka iz Sharing Farm (japanski agrivoltaični projekt) iskreno je rekao da bi željeli proširiti tehnologiju vertikalnih panela “ako bi se mogli izgraditi jeftinije” ^[57].
Strukturna i vjetrovna razmatranja: Vertikalni paneli u biti djeluju poput jedara koja hvataju vjetar. Projektiranje nosača i potpornja koji mogu izdržati jake vjetrove (ili čak oluje) je ključno. To često znači teže čelične potpore, duboke pilote ili fleksibilne dizajne montaže koji mogu apsorbirati udare vjetra. Sustav Next2Sun, na primjer, koristi patentirani okvir gdje su moduli montirani na blago fleksibilnim ležajevima – to pomaže spriječiti naprezanje i pucanje panela tijekom opterećenja vjetrom, a istovremeno održava konstrukcijsku stabilnost ^[58]. Dodatno, kod vertikalne orijentacije, kako bi se spriječilo međusobno zasjenjivanje redova, potrebno je ostaviti široke razmake. Kao što je navedeno, redovi mogu biti udaljeni 8–10+ metara jedan od drugog, ovisno o visini panela, kako bi se spriječilo da sjena jednog reda padne na sljedeći pri niskim kutovima sunca ^[59], ^[60]. To znači da morate imati dovoljno dugu površinu zemljišta za pravilno razmještanje, a to može zakomplicirati raspored na nepravilno oblikovanim parcelama. Za vrlo velike instalacije, takvo razmicanje također znači nižu gustoću postavljanja panela po površini u odnosu na gusto postavljene nagnute redove – opet kompromis između učinkovitosti korištenja zemljišta i dvostruke namjene.
Kompatibilnost s određenim kulturama ili upotrebama: Nisu svi usjevi ili scenariji idealni za vertikalnu agrivoltiku. Visoko rastuće kulture (poput kukuruza pune visine, šećerne trske ili voćaka) mogle bi zasjeniti panele ili im oni mogu smetati. Jedno rješenje je korištenje podesivih nosača koji mogu podići panele više od tla, ali to povećava trošak i složenost ^[61], ^[62]. Na testnom poligonu Sveučilišta Colorado State, vertikalni paneli su isprva postavljeni s kukuruzom, ali je sustav dizajniran tako da se paneli mogu podići još nekoliko stopa ako bude potrebno za više kulture u budućnosti ^[63]. Integracija stoke (poput ispaše goveda oko panela) također zahtijeva pažljiv dizajn – kao što pokazuje projekt Rutgers u New Jerseyju, možda će biti potrebne dodatne značajke poput životinjskih skloništa i ograde kako bi se zaštitile i životinje i solarna oprema ^[64]. Tu je i pitanje navike poljoprivrednika na neometana polja; uvođenje redova panela znači promjenu u radu na polju (iako umjerenu). To zahtijeva svijest i ponekad obuku – npr. osigurati da vozači traktora znaju koliki su razmaci, ili uskladiti vrijeme sadnje/žetve s redovima panela. Krivulja učenja i prihvaćanje među poljoprivrednicima predstavljaju izazov. “Ako agrivoltika nudi toliko prednosti, zašto je ne vidimo posvuda?” pita Tim Montague, voditelj Clean Power Hour podcasta – svijest i edukacija dio su problema, jer mnogi poljoprivrednici još uvijek ne znaju puno o tim sustavima ^[65]. Uvjeravanje tradicionalnih poljoprivrednika da prihvate solarnu infrastrukturu na svojoj zemlji može zahtijevati vrijeme i demonstraciju uspjeha.
Regulatorne i političke prepreke: U nekim regijama ne postoji jasan politički okvir za solarne farme dvostruke namjene. Zakonodavstvo o zoniranju možda ne uzima u obzir strukture na poljima, ili su programi poticaja usmjereni ili na poljoprivredu ili na solarnu energiju, ali ne i na obje istovremeno. To se počinje mijenjati – na primjer, države poput New Jerseyja pokrenule su pilot-programe za solare dvostruke namjene kako bi posebno proučile i podržale agrivoltaiku ^[66]. Europska unija i zemlje poput Njemačke također razmatraju prilagodbu aukcija za obnovljive izvore energije i pravila o poljoprivrednim subvencijama kako bi potaknule agri-PV (njemački nacrt “Solar package” iz 2023. uključuje odredbe o agrivoltaici). Ipak, izdavanje dozvola za vertikalnu solarnu farmu na poljoprivrednom zemljištu može otvoriti jedinstvena pitanja: Hoće li se to smatrati poljoprivrednom strukturom ili energetskim postrojenjem? Može li se zemljište i dalje oporezivati ili zonirati kao poljoprivredno? Politike će morati pratiti razvoj kako bi prepoznale i nagradile dvostruke koristi. Stručnjaci iz industrije poput Helgea Biernatha, izvršnog direktora tvrtke za vertikalne solarne sustave Sunzaun, naglašavaju potrebu za promjenom narativa: umjesto traženja posebnih poticaja za agrivoltaiku, on tvrdi da ne usvajanje agrivoltaike može ugroziti buduću poljoprivrednu proizvodnju s obzirom na klimatski stres na usjeve ^[67]. To je hrabra tvrdnja, ali naglašava potrebu da kreatori politika agrivoltaiku vide kao strategiju otpornosti na klimatske promjene, a ne samo kao energetski projekt.
Estetika i percepcija javnosti: Polje vertikalnih solarnih panela izgleda drugačije od obične solarne farme ili tipičnog polja usjeva. U suštini, stvara redove metalnih “ograda” u krajoliku, koje mogu biti visoke 2,5–3 metra. Nekima ovaj vizualni utjecaj može biti neugodan ili se mogu zabrinuti da “industrijalizira” ruralni krajolik. Prihvaćanje od strane zajednice je važno; čak se i konvencionalne solarne farme ponekad suočavaju s NIMBY protivljenjem, a vertikalne će to također morati rješavati. S druge strane, budući da vertikalne farme ostavljaju zelenilo i otvoren prostor između redova, neki ih mogu smatrati manje nametljivima od čvrstog mora nagnutih panela. Rani agrivoltažni projekti često ističu minimalnu vizualnu promjenu – primjerice, nakon postavljanja u polju soje, i dalje vidite zelena polja s povremenim redovima panela, a ne potpuno plavi/crni solarni pokrov. Ipak, investitori moraju uključiti zajednicu i pokazati koristi. U Oregonu je veliki agrivoltažni projekt (Muddy Creek Energy Park na 1.588 jutara) izazvao raspravu – zagovornici tvrde da će to biti model farme dvostruke namjene, dok su neki mještani skeptični prema bilo čemu što se prostire na tisućama jutara, čak i ako je dvostruke namjene ^[68]. Kao i kod vjetroturbina ili tradicionalnih solarnih farmi, usklađivanje razvoja s lokalnim interesima ostaje izazov.

Ukratko, vertikalne bifacijalne solarne farme moraju prevladati veće početne troškove, osigurati robusni dizajn za vjetar i rad farme, uklopiti se u sustave usjeva i stočarstva te navigirati regulatornim i društvenim okruženjem. Ovi izazovi su stvarni, ali se rješavaju inovacijama, prilagodbama politika i rastućim iskustvom iz pilot projekata. Troškovi, na primjer, očekuje se da će pasti kako se bude gradilo više projekata – slično kao što su rani solarni paneli bili skupi, ali su s masovnom proizvodnjom drastično pojeftinili. Sljedeće, razmotrit ćemo faktor troškova malo detaljnije i kako ekonomika vertikalne solarne energije stoji.

Razmatranje troškova

Ekonomska isplativost je ključno pitanje za svaki novi solarni pristup. Vertikalni bifacijalni sustavi uvode neke različite čimbenike troškova i ušteda u usporedbi sa standardnim PV nizovima:

Početni kapitalni troškovi: Kao što je već spomenuto, očekujte veće početne troškove za vertikalne farme prvenstveno zbog montažnih struktura i moguće bifacijalnih panela. Veličina tog dodatnog troška može varirati. U nekim slučajevima, samo zemljište može biti jeftinije (ako koristite uski pojas zemlje ili dijelite s poljoprivredom, možda nećete morati kupiti ili unajmiti toliko namjenski zemljišta kao što bi to zahtijevala samostalna solarna farma). Vladini poticaji ili potpore mogu igrati ulogu: prepoznajući dvostruku namjenu, neke vlade subvencioniraju agrivoltaične pilote. Na primjer, austrijska vlada je osigurala 15% investicijske subvencije za vertikalnu agrivoltaičnu elektranu u Neudorfu jer je očuvala poljoprivrednu upotrebu zemljišta ^[69]. Slično, pilot program New Jerseyja dao je 2 milijuna dolara Rutgersu za agrivoltaične istraživačke instalacije ^[70], a Japan je u prošlosti imao potpore za poljoprivrednike koji su usvajali dijeljenje solarne energije. Ovi poticaji pomažu nadoknaditi dodatne troškove tijekom ove rane faze usvajanja.
Energetski prinos i prihod: Iako vertikalne farme proizvode manje kWh po instaliranom kW nego optimalno nagnute farme, vrijednost tih kWh može biti veća. Mnoge tržišta imaju vremenski određene cijene ili naknade za vršnu potrošnju koje čine jutarnju/večernju električnu energiju unosnijom od one u podne. Ako se prodaje električna energija mreži, vertikalna farma može u prosjeku ostvariti veći prihod po kWh. Također postoji potencijal za premium brendiranje – na primjer, poljoprivrednik može plasirati svoje usjeve kao održivo uzgojene ispod solarnih panela, što bi moglo privući ekološki osviještene kupce ili ugovore, iako je to trenutno nišna ideja. Dodatno, farma dobiva drugi izvor prihoda (prodaja ili ušteda električne energije) uz prihod od usjeva. U jednom hipotetskom primjeru objavljenom od strane MarketWatcha, rezidencijalni vertikalni bifacijalni sustav od 6 kW mogao bi generirati ~9.000 kWh/godišnje (pod dobrim sunčevim uvjetima), što pri $0,16/kWh daje oko $1.440 vrijednosti godišnje ^[71]. To ukazuje na solidnu isplativost kroz vrijeme, iako bi instalacija mogla koštati više od standardnog 6 kW sustava. Izračun za sustav na razini farme uključivao bi i prihod od električne energije i svaki utjecaj (pozitivan ili negativan) na prinos usjeva. U mnogim slučajevima, čak i jednoznamenkasto smanjenje prinosa usjeva može biti nadoknađeno energetskim profitom, osobito kod usjeva niže vrijednosti.
Operativne uštede: Vertikalna agrivoltaika može uštedjeti novac na operacijama na nekoliko načina. Smanjeno čišćenje i održavanje panela je jedan od njih – kao što je navedeno, ako priroda održava panele čišćima, trošite manje na ekipe za čišćenje ili robote. Drugi je potencijalno smanjen trošak osiguranja ili rizika. Na primjer, vertikalni paneli su manje podložni oštećenju od teškog snijega (česta opasnost za krovne panele zimi). Također mogu biti manje podložni krađi ili vandalizmu ako služe i kao sigurna ograda za imanje. Na farmama mogu služiti kao vjetrobrani, što može smanjiti štetu od vjetra na određenim usjevima ili eroziju – korist koju je teško unovčiti, ali je stvarna. S druge strane, treba uračunati moguće nove troškove: npr., ako vozač traktora slučajno zakači red panela, mogu nastati troškovi popravka, ili ako stoka grize žice, bit će potrebne zaštitne mjere. Dakle, prakse upravljanja moraju se prilagoditi.
Dugovječnost i povrat: Ako su dobro dizajnirani i održavani, vertikalni bifacijalni sustavi trebali bi trajati 25-30 godina, baš kao i konvencionalne solarne farme (paneli i inverteri imaju isti vijek trajanja). Pitanje je degradira li njihov učinak više ili manje u odnosu na uobičajene sustave. Postoje nagađanja da, budući da vertikalni paneli izbjegavaju najjače sunce i skupljaju manje prljavštine, njihova degradacija performansi kroz vrijeme može biti sporija – ali dugoročni podaci još nisu dostupni. Ako je to točno, to bi moglo značiti duži korisni vijek ili bolje performanse u kasnijim godinama, poboljšavajući ukupni povrat investicije. Rani korisnici također računaju na ideju da kombinacija poljoprivrede i energije može otvoriti nove izvore prihoda (poput ugljičnih kredita za klimatski pametnu poljoprivredu ili plaćanja za mrežne usluge jer je njihov profil proizvodnje povoljan za mrežu).
Ekonomske prednosti razmjera: Kako se gradi sve više vertikalnih projekata, proizvođači i instalateri će vjerojatno pronaći načine za smanjenje troškova. Već sada tvrtke optimiziraju sustave za montažu – primjerice, koriste okvire modula s unaprijed izbušenim rupama kako bi se mogli izravno pričvrstiti na stupove bez zasebnih nosača ^[72]. Takva pojednostavljenja mogu smanjiti upotrebu čelika i radnu snagu. Cijene bifacijalnih panela također padaju kako postaju industrijski standard. Next2Sun, jedan od pionira, surađuje s proizvođačima panela (poput nedavne suradnje s kineskim proizvođačem Huasun) kako bi prilagodili bifacijalne module za vertikalnu upotrebu i smanjili troškove ^[73]. Ako se godišnji obujam instalacija vertikalnih agrivoltaika udvostruči ili utrostruči u narednim godinama (kao što se događa u Europi ^[74]), ekonomske prednosti razmjera bi se trebale poboljšati i troškovna premija bi se mogla smanjiti. Stručnjaci iz industrije na Intersolar Europe 2025 primijetili su da zamah raste i da se vertikalne PV instalacije ubrzavaju, osobito na tržištima poput Italije, Njemačke i Francuske ^[75] – što je znak da se troškovne prepreke postupno prevladavaju potražnjom i inovacijama.

Zaključno, financijska perspektiva za vertikalne solarne farme je obećavajuća, ali trenutno ovisi o pojedinom projektu. Imaju puno smisla u situacijama gdje je zemljište oskudno ili skupo, gdje se visoko cijeni dvostruka upotreba, ili gdje nagrade za proizvodni profil dolaze kroz vremenski diferencirane cijene. Možda su manje privlačne isključivo po najnižoj cijeni po kWh u područjima s obiljem jeftinog zemljišta i potrebom za maksimalnim energetskim učinkom (tamo bi tradicionalna solarna energija još uvijek mogla prevladati). Međutim, kako tehnologija sazrijeva i sve više studija slučaja pokazuje njihovu vrijednost – ne samo u energiji već i u dodatnim koristima – možemo očekivati daljnje poboljšanje troškovne jednadžbe. Znakovito je da neki kreatori politika već gledaju dalje od troškova; kako je jedan zagovornik agrivoltaike rekao, “ako ne radite agrivoltaiku, nećete imati prinos biomase koji vam je potreban u budućnosti”, naglašavajući da bi trošak nečinjenja u integraciji solarne energije s poljoprivredom mogao biti veći u svijetu pogođenom klimatskim promjenama ^[76].

Utjecaji na okoliš i društvo

Vertikalne bifacijalne solarne farme imaju implikacije koje se protežu na okoliš i društvo, često vrlo pozitivne:

Očuvanje zemljišta i sigurnost hrane: Omogućavanjem dvostruke upotrebe zemljišta, ovi sustavi pomažu izbjeći dilemu „hrana ili solarna energija“. Poljoprivredno zemljište može nastaviti proizvoditi hranu, a istovremeno i čistu energiju. To je ključno dok nastojimo proširiti obnovljive izvore energije – veliki solarni parkovi u nekim regijama izazvali su zabrinutost zbog izuzimanja plodnog zemljišta iz proizvodnje. Agrivoltaika nudi izlaz iz tog sukoba. Studija iz 2019. koju su proveli istraživači sa Sveučilišta Oregon State pokazala je da bi zajednička lokacija solarnih panela i poljoprivrede u širokom opsegu teoretski mogla osigurati do 20% potreba za električnom energijom SAD-a uz minimalan utjecaj na prinose usjeva, dok bi se istovremeno otvorilo više od 100.000 radnih mjesta u ruralnim područjima ^[77]. To ukazuje na budućnost u kojoj su ruralne zajednice središta i poljoprivrede i energetike, umjesto da moraju žrtvovati jedno za drugo. Osim toga, održavanje dvostruke upotrebe zemljišta pomaže očuvanju ruralnih krajolika i poljoprivrednih tradicija, što ima društvenu vrijednost.
Otpornost na klimatske promjene: Kao što je navedeno, djelomično zasjenjenje vertikalnim panelima može smanjiti toplinski stres na usjevima i smanjiti isparavanje, što je prednost u sve toplijim i sušnijim klimama. Postoji i hipoteza da razbijanjem velikih otvorenih polja redovima panela možete smanjiti eroziju vjetrom, pa čak i stvoriti mikro-staništa koja pogoduju određenim insektima ili organizmima u tlu (neke agrivoltažne postavke sade divlje cvijeće ili autohtone trave između panela kako bi podržale oprašivače). Sve to može učiniti farme otpornijima na klimatske ekstreme. Sa strane energije, širenje proizvodnje solarne energije na više sati dnevno (zahvaljujući vertikalnim panelima) povećava otpornost mreže – to je kao diverzifikacija solarnog „portfelja“ protiv rizika od bilo koje pojedinačne točke kvara ili razdoblja nestalnosti. Također može smanjiti potrebu za fosilnim rezervama u ranim jutarnjim/sumračnim satima, pridonoseći ublažavanju klimatskih promjena smanjenjem emisija. Jedan okolišni kompromis na koji treba obratiti pažnju je utjecaj fizičkih struktura na divlje životinje: vertikalne ograde mogle bi potencijalno ometati kretanje velikih životinja preko polja (iako su ograde već uobičajene na farmama). U nekim područjima možda će biti potrebno pravilno razmaknuti ili dizajnirati ograde prilagođene divljim životinjama (poput malih otvora ili koridora za divljač između sekcija).
Smanjeni ugljični otisak solarne energije: Bifacijalne vertikalne farme mogu poboljšati vrijeme povrata ugljika solarnih instalacija. Proizvodnja solarnih panela i čeličnih nosača ima ugrađeni ugljični trošak; obično solarna farma “vrati” taj ugljik generiranjem čiste električne energije u nekoliko godina. Budući da vertikalni sustavi mogu generirati relativno vrjedniju električnu energiju i izbjeći ograničenja proizvodnje (što znači da se više njihovog potencijalnog izlaza zapravo koristi), čine doprinos svakog panela učinkovitijim. Također, ako zaista traju dulje ili zahtijevaju manje održavanja, to smanjuje emisije tijekom životnog ciklusa povezane sa zamjenskim dijelovima ili aktivnostima održavanja. Ovi su čimbenici trenutno teško kvantificirati, ali istraživači proučavaju kako agrivoltaika može smanjiti ukupne emisije ne samo zelenom električnom energijom, već i poboljšanjem poljoprivrednih praksi (npr. manje korištenja traktora ako zasjenjenje smanjuje potrebe za navodnjavanjem, čime se troši manje dizela). Jedna modelna studija navodi da bi izlazni profil vertikalnih fotonaponskih sustava mogao omogućiti manju upotrebu plinskih elektrana ili skladištenja, neizravno izbjegavajući emisije iz tih izvora ^[78]. Šira slika je da integracija energije u poljoprivredu može donijeti sustave koji optimiziraju zemlju, vodu i energiju zajedno, potencijalno otključavajući sinergije koje smanjuju stakleničke plinove više nego da svako područje rješavamo zasebno.
Učinci na zajednicu i gospodarstvo: Za poljoprivrednike, postavljanje vertikalne solarne farme može pružiti stalan prihod (kroz najam ili prodaju električne energije) koji ublažava loše godine žetve ili nestabilne cijene usjeva. To bi moglo povećati ekonomsku stabilnost ruralnih područja. Također, pretvara poljoprivrednike i vlasnike zemljišta u dionike obnovljive energije, proširujući bazu podrške za usvajanje čiste energije. Moguće su čak i kulturne koristi; na primjer, mlađe generacije bi mogle vidjeti visokotehnološku solarnu energiju na obiteljskoj farmi kao zanimljivu inovaciju, što bi ih možda privuklo da nastave s poljoprivredom umjesto da odu u gradove. Neki agrivoltaični projekti imaju obrazovne ili istraživačke komponente (poput lokacija na Rutgersu i Državnom sveučilištu Colorado) koje uključuju studente i lokalne zajednice u znanost o održivosti ^[79], ^[80]. S druge strane, prihvaćanje u zajednici zahtijeva pažljivo upravljanje – transparentnu komunikaciju, vizualne barijere (npr. živice uz ceste ako je izgled panela problem), te pokazivanje da poljoprivreda i dalje snažno funkcionira uz panele, što je važno za dobivanje podrške.
Vizualni krajolik i kulturni utjecaj: Iako vertikalne solarne farme mijenjaju izgled polja, neki tvrde da bi mogle postati prihvaćen dio modernog poljoprivrednog krajolika, slično kao traktori ili sustavi za navodnjavanje. U Japanu, gdje se vertikalni paneli počinju pojavljivati na malim farmama, jedan veliki dnevni list je naveo da oni “izgledaju kao da će transformirati krajolik nacije u godinama koje dolaze” ^[81] – promjena, ali ona koja se može povezivati s napretkom i inovacijom. Postoji presedan: vjetroturbine su promijenile ruralne horizonte tijekom posljednjih desetljeća; sada bi možda tanke linije solarnih panela mogle prošarati polja. Ako se to izvede ukusno i u odgovarajućem opsegu, može se integrirati bez značajnog narušavanja slikovitih vrijednosti, ali to je subjektivno. Neke zajednice možda bi radije imale vertikalne panele nego goleme solarne farme jer podsjećaju na ograde i mogu se doživjeti kao dio poljoprivrednog okruženja, a ne industrijskog sloja. Bit će zanimljivo vidjeti kako će se javna percepcija razvijati kako pilot-projekti prerastu u projekte pune veličine.

U suštini, vertikalne bifacijalne solarne farme nude put prema održivijem korištenju zemljišta, usklađujući ciljeve obnovljive energije s poljoprivrednim i okolišnim upravljanjem. One su alat za klimatski pametnu poljoprivredu – pružajući hlad i dodatni prihod poljoprivrednicima – te za širenje obnovljive energije bez sukoba oko zemljišta. Kao i kod svake inovacije, važno je pratiti i ublažiti moguće negativne utjecaje (bilo na bioraznolikost, krajolik ili poljoprivredne operacije), ali dosadašnja iskustva u više zemalja sugeriraju uglavnom pozitivan profil. Ključni aspekt bit će dijeljenje znanja i uključivanje zajednice, kako bi ljudi koji žive s tim sustavima doživjeli ih kao korisne dodatke svom okruženju.

Usporedba vertikalnih i tradicionalnih solarnih sustava

Korisno je izravno usporediti vertikalne bifacijalne solarne farme s tradicionalnim horizontalnim (ili nagnutim) solarnim farmama kako bi se razumjele njihove prednosti i nedostaci:

Orijentacija i proizvodnja energije: Tradicionalni solarni sustavi obično su postavljeni pod kutom prema ekvatoru (npr. okrenuti prema jugu s nagibom od ~20–40° na sjevernoj hemisferi) ili koriste jednoosne trackere koji prate sunce od istoka prema zapadu kako bi maksimizirali izloženost. Ovi dizajni nastoje uhvatiti što više sunčeve svjetlosti tijekom dana, što dovodi do proizvodne krivulje koja naglo vrhunac doseže u podne. Vertikalni sustavi odriču se hvatanja sunčeve svjetlosti izravno iznad u korist hvatanja sunčeve svjetlosti pod niskim kutom s istoka i zapada. To znači ravniju, širu proizvodnu krivulju s dva vrhunca (ujutro/poslijepodne) i velikim padom u podne ^[82]. Što se tiče ukupne energije, dobro optimizirana tradicionalna farma obično će proizvesti više kWh po instaliranom kW nego vertikalna farma, osobito ljeti. Međutim, izlaz vertikalne farme mogao bi biti korisniji za mrežu sam po sebi. Zamislite to ovako: horizontalna farma je poput sprintera (naglo oslobađanje energije oko podneva), dok je vertikalna farma više poput maratonca (stalna energija raspoređena kroz dan).
Sezonske performanse: Zimi, kada je sunce nisko, južno nagnuti paneli mogu se postaviti pod strmim kutom kako bi bolje uhvatili slabo sunčevo svjetlo, dok će okomiti paneli (istok-zapad) dobiti nešto sunčeve svjetlosti ujutro i poslijepodne ako sunce izlazi/zalazi dovoljno južno. Ako je tlo prekriveno snijegom, južno nagnuti paneli možda će i dalje dobivati izravno sunce (ako sami nisu prekriveni snijegom), ali okomiti paneli bit će potpuno okomiti na zimsko sunce oko podneva (što znači da sunce udara u njihov rub). Dakle, čisto s geometrijskog stajališta, panel okrenut prema jugu ima prednost u zimskom učinku. Međutim, treba uzeti u obzir pokrivenost snijegom: okomiti panel vjerojatno će biti bez snijega i također će imati koristi od reflektirajućeg snijega na tlu, dok bi nagnuti panel mogao biti prekriven snijegom nakon oluje dok se ne očisti. U područjima s čestim snijegom, okomiti sustavi zapravo mogu proizvesti više tijekom zime zbog toga, što je uočeno u testnim slučajevima gdje su okomite instalacije nadmašile nagnute na snježne dane ^[83]. U oblačnom zimskom vremenu, oba sustava proizvode malo, ali okomiti može uhvatiti više difuznog svjetla s obje strane. Ljeti, tradicionalni paneli jasno pobjeđuju oko podneva (kad je sunce visoko), ali okomiti paneli mogu biti relativno bolji rano/poslije u dugim ljetnim danima. Dakle, sezonska usporedba uistinu ovisi o geografskoj širini i klimi. Značajan primjer: u područjima visokih geografskih širina sa snijegom, okomiti bifacijalni paneli pokazali su značajnu proizvodnju zimi zbog refleksije, dok su mnogi fiksno postavljeni sustavi mirovali pod snijegom ^[84].
Korištenje zemljišta i gustoća: Tradicionalne solarne elektrane često pokrivaju velika kontinuirana područja; zapravo, gdje god imate panele, tlo ispod njih obično nije iskoristivo (postaje jako zasjenjeno i ispunjeno potpornim konstrukcijama). Neke elektrane koriste taj prostor za ispašu ovaca ili sadnju divljeg cvijeća (za podršku oprašivačima), ali općenito ne možete uzgajati redovne usjeve ispod sloja solarnih panela. Okomite elektrane koriste zemlju u trakama – sami paneli mogu zauzimati samo mali postotak površine polja (često manje od 5–10%, ovisno o razmaku redova). Ostatak zemljišta može dobiti sunce i kišu te se stoga može koristiti za poljoprivredu ili ostaviti kao otvoreni prostor. Što se tiče same instalirane snage po hektaru, gusto postavljena tradicionalna elektrana može, recimo, instalirati 30 MW na kvadratni kilometar, dok bi okomita elektrana na istoj površini, zbog razmaka, mogla instalirati znatno manji kapacitet (možda reda veličine 10 MW, ako su redovi daleko razmaknuti zbog usjeva). Međutim, tih 10 MW je dodatno na bilo koji prinos usjeva koji zemljište daje, dok 30 MW elektrana potpuno zamjenjuje poljoprivredu. Dakle, za isključivo energetsku upotrebu, tradicionalna rješenja pobjeđuju po vatima po hektaru; za kombinirani učinak (hrana + energija), okomiti pobjeđuju. Također, okomiti paneli mogu iskoristiti rubne trake koje bi tradicionalni paneli mogli zanemariti – npr. uski rubovi polja, uz kanale za navodnjavanje, uz autoceste itd. Na tim mjestima, usporedba kapaciteta po hektaru je besmislena jer se tradicionalne elektrane tamo uopće ne bi gradile.
Održavanje i rad: Oba sustava zahtijevaju održavanje (provjere invertera, čišćenje panela, upravljanje vegetacijom ispod panela itd.). Tradicionalne farme ponekad pate od nakupljanja prašine, osobito ako su paneli postavljeni pod manjim kutom (prljavština se ne otklanja lako) – čišćenje može biti značajno u pustinjama ili suhim područjima. Vertikalni paneli, kao što smo napomenuli, imaju prednosti samočišćenja ^[85]. Tradicionalne farme možda imaju lakši pristup za vozila za održavanje (jer često imaju čiste prolaze i ujednačeniji raspored), dok vertikalni nizovi mogu biti doslovno ograđeni redovi do kojih se pristupa s kraja ili putem posebnih staza. Međutim, ako je vertikalni niz integriran u ogradu, održavanje može biti jednostavno kao obilazak linije ograde, što je jednostavno. Prisutnost usjeva ili životinja malo komplicira održavanje vertikalnih farmi – ne možete voziti gdje god želite, morate poštovati usjeve ili se uskladiti s rasporedom farme. Tradicionalne farme obično drže vegetaciju niskom (ponekad pomoću ovaca ili košnje) kako bi izbjegle zasjenjivanje; vertikalne farme moraju spriječiti da visoki usjevi blokiraju panele, ali ako je upravo taj usjev vrijedan, ne biste ga rezali – odabrali biste kompatibilne usjeve. Također postoji više ruba za divlje životinje na vertikalnim farmama – ptice ili glodavci mogu se kretati oko panela drugačije nego na otvorenom polju. Još se treba vidjeti imaju li vertikalni nizovi veću ili manju učestalost štetnika (neki farmeri brinu da bi ptice mogle sjediti na vrhu panela i ostavljati izmet, itd., ali to se opet može dogoditi na bilo kojoj strukturi).
Potrebe za skladištenjem energije: Jedna od istaknutih prednosti vertikalnih farmi je smanjenje potrebe za baterijama za prebacivanje solarne energije na kasnije sate u danu ^[86]. Mreža s isključivo tradicionalnom solarnom energijom možda bi trebala puno skladišta ili vršnih elektrana za opskrbu energijom navečer nakon zalaska sunca. Mreža s mješavinom koja uključuje vertikalnu solarnu energiju imala bi više ugrađene proizvodnje kasnije tijekom dana. S druge strane, tradicionalne farme to također mogu riješiti povećanjem kapaciteta i dodavanjem skladišta, ali uz dodatne troškove. Ako zamislite konvencionalnu solarnu farmu od 100 MW u odnosu na vertikalnu solarnu farmu od 100 MW: konvencionalna će isporučiti ogromnu količinu energije u podne (možda će se dio toga potrošiti uzalud ili prodati jeftino), a zatim ništa u 18 sati; vertikalna će imati umjereniji izlaz u podne, ali će i dalje proizvoditi nešto u 18 sati kada konvencionalna ne proizvodi ništa. Dakle, konvencionalnoj bi možda trebala, recimo, baterija od 25 MW za prebacivanje dijela energije iz podneva u večer, dok bi vertikalna mogla proći s puno manjom baterijom ili bez nje jer prirodno produžuje proizvodnju u večernje sate. Zato energetski planeri vide ulogu vertikalnih PV sustava u uravnoteživanju mreža. To je gotovo kao da imate ugrađeni “tracker” koji prati vrijeme potrebe, a ne točan položaj sunca.
Složenost i fleksibilnost: Tradicionalna solarna energija je u ovom trenutku dobro uhodan sustav – tisuće instalatera znaju kako je postaviti, troškovi su dobro poznati, a performanse vrlo predvidljive. Vertikalne solarne farme su novije; nema toliko tvrtki s iskustvom u njima, a svaka lokacija može zahtijevati prilagođene prilagodbe (za uvjete tla, optimalni razmak redova itd.). Međutim, tvrtke poput Sunzaun, Next2Sun i druge sada nude unaprijed projektirana rješenja za vertikalne nosače, što smanjuje složenost za korisnike ^[87]. Tradicionalna solarna energija također se može instalirati na sustave za praćenje sunca kako bi se proširila proizvodnja (sustavi za praćenje prate sunce, dajući više energije ujutro i poslijepodne nego fiksni nagib), ali sustavi za praćenje dodaju pokretne dijelove i održavanje. Vertikalni sustavi postižu sličnu široku proizvodnju bez pokretnih dijelova, što je njihova prednost. S druge strane, vertikalni sustavi su manje fleksibilni u jednom smislu: ne možete sezonski podešavati nagib niti pratiti sunce – oni su fiksirani po dizajnu. Tradicionalni sustavi s fiksnim nagibom barem se mogu optimizirati za geografsku širinu (kut) ili prilagoditi nekoliko puta godišnje ako netko želi prilagoditi kut za zimu ili ljeto. U praksi, međutim, većina solarnih farmi ostaje na jednom nagibu tijekom cijele godine.

Za ilustraciju usporedbe: njemački energetski stručnjak opisao je vertikalni agri-PV kao generator orijentiran istok-zapad, bez velikog podnevnog vrhunca kao kod konvencionalnog PV-a ^[88]. Napomenuo je da to donosi “manje sukoba u korištenju, bolju pokrivenost potražnje za električnom energijom i niže zahtjeve za skladištenjem” za energetski sustav ^[89]. U međuvremenu, konvencionalni solarni developer mogao bi reći da, ako je zemljište dostupno i želite samo maksimalan broj megavatsati, tradicionalni raspored (možda u kombinaciji s baterijom) može biti jednostavniji i jeftiniji. Oba pristupa imaju svoje mjesto i nisu međusobno isključiva – buduće solarne farme mogle bi uključivati oba tipa, s nekim panelima vertikalno duž perimetra, a drugima tradicionalno u središtu polja, optimizirajući korištenje zemljišta i proizvodnju električne energije zajedno.

U sažetku, tradicionalni solarni nizovi izvrsni su za proizvodnju sirove energije i imaju prednost u troškovima i razmjerima, ali vertikalni bifacijalni nizovi nude superiornu učinkovitost korištenja zemljišta za dvostruku namjenu i profil proizvodnje pogodniji za mrežu. Izbor će ovisiti o ciljevima projekta: ako su prioriteti sukoristenje zemljišta i povećana vrijednost za mrežu, vertikalni je vrlo atraktivan; ako su maksimalna proizvodnja i najniži trošak najvažniji, tradicionalni ostaje snažan. Kako se energetski krajolik razvija (i kako integriramo više solarne energije u mreže), očekuje se da će vrijednost vertikalnog pristupa rasti.

Trenutne implementacije i pilot projekti diljem svijeta

Vertikalne bifacijalne solarne farme prešle su iz koncepta u stvarnost kroz brojne pilot projekte, pa čak i komercijalne implementacije diljem svijeta. Od 2025. godine, evo nekoliko značajnih implementacija i studija slučaja koje pokazuju kako se tehnologija primjenjuje:

Njemačka i Srednja Europa: Njemačka je bila pionir u vertikalnoj agrivoltaičkoj tehnologiji. Start-up Next2Sun, osnovan 2015., izgradio je jednu od prvih i najvećih vertikalnih bifacijalnih farmi u Europi. Godine 2020. dovršili su značajnu vertikalnu agri-PV instalaciju snage 4,1 MW u Donaueschingen-Aasenu (Baden-Württemberg) – redovi bifacijalnih panela na poljoprivrednom zemljištu ^[90]. Nakon toga, Next2Sun je proširio projekte na susjedne zemlje: primjerice, postrojenje od 1,9 MW u Neudorfu, Austrija (pušteno u rad 2022.) koje kombinira uzgoj bundeva i soje s vertikalnim panelima ^[91]. Ta austrijska lokacija pružila je vrijedne podatke; poljoprivrednici Peter Gsell i Josef Gründl, vlasnici sustava, izvijestili su da prisutnost panela nije značajno utjecala na vlažnost tla, bez obzira na to je li godina bila suha ili vlažna ^[92], a vrijeme žetve bilo je otprilike isto kao na konvencionalnim poljima (s blagim produljenjem za neke kulture poput soje) ^[93]. Također su istaknuli nisko održavanje – od 2022. nisu morali čistiti panele zahvaljujući kiši i snijegu koji ih održavaju čistima ^[94]. Europski interes brzo raste: rukovoditelji Next2Sun-a otkrili su na Intersolar Europe 2025 da su njihove godišnje instalacije udvostručene na 40 MW u 2024. (s 20 MW godinu ranije) kako je potražnja naglo porasla u zemljama poput Njemačke, Francuske i Italije ^[95]. Francuska i Italija, suočene s ograničenjima zemljišta i politikama koje potiču agrivoltaiku, imaju nekoliko probnih lokacija i planiraju desetke megavata vertikalne solarne energije u vinogradima i poljoprivrednim poljima. U sjevernoj Europi (Nizozemska, Belgija), gdje su česte farme mliječnih krava i otvorena polja, provode se pokusi s vertikalnim solarnim ogradama za proizvodnju energije bez ometanja ispaše krava. Čak i u snježnoj Švicarskoj, vertikalni paneli su integrirani u zvučne barijere uz autocestu (autocesta A13) kako bi se smanjila buka i proizvodila energija tijekom cijele godine ^[96].
Sjedinjene Države: SAD su prihvatile trend agrivoltike s malim zakašnjenjem, ali brzo sustižu u 2024.–2025. Jedan od ključnih projekata nalazi se u Burlingtonu, Vermont, gdje je Next2Sun udružio snage s američkom tvrtkom iSun kako bi izgradio prvi komercijalni vertikalni agrivoltažni sustav u zemlji ^[97]. Izgradnja je započela 2024. na lokaciji od 1,5 hektara, koja će imati 69 redova bifacijalnih panela, razmaknutih oko 30 stopa (9,1 m), a između redova će se uzgajati povrće poput mrkve i cikle ^[98]. Jeff Peck, izvršni direktor iSuna, rekao je da vertikalni sustav “vrijedno zemljište… gotovo u potpunosti” čuva za poljoprivredu, pokazujući prilagodljivost potrebama poljoprivrednika ^[99]. Ovaj projekt u Vermontu značajan je dokaz koncepta za veće farme s dvostrukom namjenom u SAD-u. U međuvremenu, pojavljuju se istraživanja i pilot-instalacije: Poljoprivredno istraživačko mjesto Državnog sveučilišta Colorado postavilo je 2024. redove vertikalnih bifacijalnih panela (koristeći Sunzaunove nosače) i uspješno uzgojilo kukuruz uz korištenje standardne poljoprivredne mehanizacije ^[100]. U New Jerseyju, Sveučilište Rutgers postavilo je vertikalni sustav snage 170 kW na svom istraživačkom imanju, uz podršku državnog Programa za čistu energiju, kako bi proučavali utjecaj na krmne usjeve i ispašu stoke među panelima ^[101]. Ovaj projekt uključuje čak i skloništa za životinje i pojilišta ispod redova panela radi integracije sa stočarskim operacijama ^[102]. U manjem opsegu, neki američki poljoprivrednici sami su izradili “solarne ograde” – primjerice, farma u Coloradu (Spring Hill Greens) nadogradila je bifacijalnu ogradu snage 26 kW između staklenika kako bi zadovoljila svoje energetske potrebe bez žrtvovanja površine za usjeve ^[103]. Industrijske osobe poput Helge Biernath iz Sunzauna aktivno promoviraju vertikalnu agrivoltiku putem podcasta i webinara, napominjući da su Europa i Azija ispred, ali interes u SAD-u brzo raste kako ljudi prepoznaju prednosti korištenja zemljišta ^[104]. Doista, neki američki solarni developeri sada vide agrivoltiku kao način za lakše prihvaćanje solarnih projekata u zajednici – predstavljajući ih kao poljoprivredna poboljšanja umjestonego zamjene. Lightstar Renewables, na primjer, najavio je agrivoltaične projekte (npr. u Massachusettsu) gdje će okomite redove panela omogućiti nastavak poljoprivrede, pa čak i poboljšati stanište za oprašivače, s ciljem da lokalnim zajednicama pokažu drugačiji model solarne farme ^[105].
Japan i Istočna Azija: Japan je bio rani prihvatitelj koncepta dijeljenja solarne energije (agrivoltaika) iz nužde – zbog ograničenog zemljišta i nastojanja da se ožive poljoprivredne zajednice. Najraniji vertikalni PV eksperimenti u Japanu datiraju više od desetljeća unatrag ^[106], ali tek su nedavno bifacijalni paneli učinili ovaj pristup učinkovitijim. Projekt rižinih polja u gradu Ashikaga (spomenut ranije) je primjer koji privlači pažnju: Instaliran u svibnju 2024. od strane tvrtke Sharing Farm, jedan je od prvih takve vrste u Japanu s modernom bifacijalnom tehnologijom ^[107]. Paneli stoje poput redova pregrada na rižinom polju, a video snimljen dronom na kojem stroj za sadnju riže prolazi između redova panela postao je viralan, pokazujući kako poljoprivredne operacije mogu nesmetano teći ^[108]. Činjenica da su prinosi riže pali samo 5% impresionirala je mnoge promatrače ^[109], a projekt prodaje solarnu energiju tvrtki Marubeni Corporation za mrežu ^[110]. Stručnjaci u Japanu očekuju širenje ovakvih postrojenja, osobito u sjevernim regijama poput Hokkaida gdje obilne snježne padaline mogu onesposobiti tradicionalne solarne sustave ^[111]. Dužnosnik JPEA (Japanska udruga za fotonaponsku energiju) predviđa godišnji rast od 20–30% u postavljanju vertikalnih panela, uglavnom u tim snježnim područjima ^[112]. Osim Japana, i druge azijske zemlje istražuju vertikalnu agrivoltaiku: U Južnoj Koreji postoji interes za korištenje vertikalnih panela na granicama rižinih polja (Južna Koreja je već izgradila poznatu biciklističku stazu dugu 20 milja natkrivenu solarnim panelima, iako je to bio više konvencionalni solarni sustav). U Kini je velika većina solarnih sustava tradicionalna, ali su istraživači testirali vertikalne bifacijalne nizove u pustinjama, koristeći pijesak visokog albeda za dobitak na stražnjoj strani ^[113]. Značajno je da neki kineski proizvođači sada proizvode bifacijalne panele optimizirane za vertikalnu montažu, predviđajući tržište za takve sustave globalno ^[114]. Možemo očekivati da će gusto naseljene i zemlje visokih geografskih širina u Aziji (Japan, Južna Koreja, dijelovi Kine) biti plodno tlo za vertikalne solarne farme u narednim godinama.
Ostale regije: U sušnim područjima poput Bliskog istoka ili sjeverne Afrike, vertikalni bifacijalni paneli mogli bi se koristiti za strukture za sjenu koje ujedno služe kao solarni generatori – na primjer, za stvaranje zasjenjenih kanala ili staza. Iako to nisu striktno “farme”, to bi bile vertikalne instalacije za uštedu vode od isparavanja (slično konceptu prekrivanja kanala solarnim panelima, što su Indija i Kalifornija pokušale s ravnim panelima). U Europi, osim Njemačke, zemlje poput Italije ulažu u agrivoltaične sustave kako bi zaštitile vinograde i voćnjake od jakog sunca i tuče – neki talijanski projekti koriste povišene panele, ali se vertikalni također razmatraju gdje je to prikladno (primjerice, uz redove voćnjaka). Afrika ima ogroman solarni potencijal, a vertikalni sustavi mogli bi pronaći svoju nišu u projektima zajedničke poljoprivrede gdje je vrijedno omogućiti i navodnjavanje (putem solarnih pumpi) i zaštitu usjeva. Jedan startup u istočnoj Africi, primjerice, razmatra agro-solarne ograde za držanje slonova podalje od polja, dok istovremeno proizvode električnu energiju za sela – kreativna dvostruka namjena za vertikalne solarne ograde.

Ove primjene pokazuju obrazac: manji pilot-projekti (često ispod nekoliko stotina kW) za testiranje koncepta, nakon čega slijede veći komercijalni projekti (više MW) kad se stekne povjerenje. Do 2025. vertikalne solarne farme više nisu samo eksperimentalne. Samo u Njemačkoj radi nekoliko desetaka megavata; SAD ima solidne demonstracijske projekte u tijeku; Japan je prihvatio tu ideju za svoju buduću infrastrukturu. Industrijski akteri surađuju preko granica – projekt u Vermontu izravan je prijenos njemačke tehnologije u SAD, a japanske tvrtke posjećuju europske lokacije kako bi naučile najbolje prakse. Konferencije o agrivoltaičnim sustavima sada često ističu vertikalne sustave kao ključnu kategoriju (npr. konferencija AgriVoltaics 2024 imala je cijelu tehničku turu “Vertical PV” u Njemačkoj ^[115]).

Komentari stručnjaka naglašavaju važnost ovih projekata iz stvarnog svijeta. “Dovođenje solarnih fotonaponskih sustava na poljoprivredna zemljišta blizu urbanih središta moglo bi smanjiti potrebu za ograničavanjem proizvodnje energije,” primijetio je Helge Biernath, osvrćući se na probleme Kalifornije s prekomjernom proizvodnjom solarne energije i prednost proizvodnje bliže mjestu potrošnje ^[116]. Također je primijetio da je europska prednost dijelom zato što oni “imaju manje zemlje” i morali su inovirati kako bi pametno iskoristili prostore ^[117]. Sada, s opipljivim uspjesima, sve više dionika – od poljoprivrednika do energetskih kompanija – obraća pažnju. Značajno je da se čak i donositelji politika i istraživači uključuju: Fraunhofer ISE u Njemačkoj izdvojio je poseban agrivoltaik startup (Diveo GmbH) kako bi pomogao u implementaciji sustava, uključujući i vertikalne ^[118], a vlade financiraju studije za usavršavanje regulative i modela učinkovitosti (poput DOE u SAD-u i nekoliko pilot-projekata financiranih iz EU-a). Dosadašnje globalne studije slučaja sugeriraju da, uz pravilnu prilagodbu lokalnim potrebama (vrste usjeva, vremenski uvjeti itd.), vertikalne solarne farme mogu uspjeti u raznim kontekstima.

Budući pogled i inovacije

Gledajući unaprijed, čini se da su vertikalne solarne farme s bifacijalnim panelima pred značajnim rastom i usavršavanjem. Evo nekoliko ključnih budućih trendova i inovacija na koje treba obratiti pažnju:

Širenje i masovno prihvaćanje: Ono što je započelo kao nišni koncept sada je na pragu komercijalnog širenja. Analitičari industrije predviđaju brz rast agrofotovoltaike općenito – izvješće Global Market Insights procijenilo je tržište agrofotovoltaike na 6,3 milijarde dolara u 2024. i očekuje stabilan rast kroz 2020-e ^[119]. Značajan dio toga mogli bi činiti vertikalni sustavi, s obzirom na njihovu privlačnost. U zemljama poput Njemačke, vertikalna agri-PV prelazi iz pilot faze u implementaciju uz podršku politike; vladina strategija obnovljive energije za 2023. godinu izričito uključuje agrofotovoltaiku kao ključnu strategiju za širenje solarne energije bez sukoba oko zemljišta ^[120]. Možemo očekivati specifične poticaje (otkupne tarife ili bonus kredite) za agrofotovoltaičke projekte u sve više jurisdikcija, što će ubrzati prihvaćanje. Očekivani godišnji rast vertikalnih panela u Japanu od 20-30% (uglavnom u snježnim regijama) ^[121] ukazuje na brzo povećanje. Ako se ti trendovi nastave, u roku od 5 godina vertikalne farme mogle bi činiti zamjetan udio novih solarnih kapaciteta u tim tržištima. Američki Zakon o smanjenju inflacije (IRA) također sadrži odredbe i sredstva koja mogu pokriti agrofotovoltaičke instalacije (na primjer, kroz USDA programe za ruralnu energiju i DOE potpore), što bi moglo neizravno potaknuti vertikalne projekte. Osnivanje novih tvrtki (poput Divea kojeg podupire Fraunhofer u Njemačkoj ^[122]) i partnerstva (kao što je proizvođač modula Huasun u suradnji s Next2Sun za isporuku naprednih bifacijalnih panela ^[123]) vjerojatno će pojednostaviti opskrbni lanac i prijenos znanja za ove sustave.
Poboljšanja tehnologije: Očekujte još bolju tehnologiju panela optimiziranu za vertikalnu upotrebu. Trenutni bifacijalni paneli imaju bifacijalnost (učinkovitost stražnje strane u odnosu na prednju) od oko 70-95%. Novi dizajni, posebno s heterospojnim ćelijama, postižu >95% bifacijalnosti ^[124], što znači da je stražnja strana gotovo jednako snažna kao i prednja. Ovo učinkovito maksimizira što vertikalni panel može učiniti s reflektiranim svjetlom. Također bismo mogli vidjeti bifacijalne panele koji su do određene mjere prozirni (omogućujući više svjetla usjevima) ili panele koji mogu mijenjati neprozirnost. Još jedna inovacija mogli bi biti integrirani reflektori ili difuzori: na primjer, mali reflektori na bazi panela koji usmjeravaju više svjetla na stražnju stranu u uvjetima slabog sunca. Koncept istraživača uključuje vertikalne istok-zapad bifacijalne panele s podesivim reflektorima na tlu za povećanje proizvodnje zimi ^[125] – svojevrsni hibrid između koncentrirajuće solarne energije i vertikalne fotonaponske tehnologije. Materijali se također poboljšavaju: antirefleksni premazi koji minimiziraju odsjaj (važno ako su paneli uz autoceste ili blizu kuća) i premazi protiv zaprljanja koji dodatno smanjuju nakupljanje prašine.
Pametniji dizajn i optimizacija: S više podataka iz pilot-projekata, inženjeri postaju bolji u modeliranju performansi vertikalnih bifacijalnih panela. U početku su standardni alati za simulaciju PV-a teško točno predviđali proizvodnju energije za vertikalne bifacijalne nizove (zbog neobične geometrije i albedo faktora) ^[126]. Sada tvrtke i istraživači usavršavaju te modele, uzimajući u obzir lokalne vremenske uvjete, preciznu reflektivnost tla, razmak redova itd. Možemo očekivati softver za dizajn posebno za agrivoltaiku, koji omogućuje prilagođenu optimizaciju: npr., za određenu vrstu usjeva i geografsku širinu, softver može predložiti idealnu visinu panela, razmak i orijentaciju za ravnotežu rasta usjeva i proizvodnje energije. Također se radi na praćenju vertikalnih panela – zvuči kontraintuitivno, ali moguće je imati vertikalni panel koji se ljeti malo naginje ili okreće radi prilagodbe kuta. Neki eksperimentalni sustavi koriste “dinamičnu” vertikalnu postavu gdje se panel može rotirati 20-30° prema istoku ili zapadu po potrebi (više složenosti, ali potencijalno veći godišnji prinos). Međutim, mnogi u industriji vjeruju da je jednostavnost ključ, a fiksni vertikalni s bifacijalnim panelima dovoljno je robustan.
Integracija s pohranom energije i mrežom: Kako se vertikalne solarne farme budu širile, vjerojatno će biti uparene s pohranom u baterijama kako bi se osigurala stabilnija opskrba električnom energijom. Iako smanjuju potrebu za pohranom širenjem proizvodnje, prisutnost određene količine pohrane na licu mjesta može pomoći u prebacivanju viška jutarnje energije na večernje vršne sate ili osigurati energiju za oblačnih dana. Startup Diveo (iz Fraunhofer ISE) izričito ima za cilj integrirati agrivoltaiku s baterijskim sustavima, stvarajući hibridne elektrane na farmama ^[127]. Možda ćemo vidjeti poljoprivrednike kako koriste solarnu energiju u kombinaciji s baterijama ne samo za prodaju električne energije, već i za pogon pumpi za navodnjavanje u terminima koji odgovaraju proizvodnji solarne energije (štedeći tako vodu i energiju). Na razini mreže, ako mnoge vertikalne farme budu priključene, operatori mreže će u svoje planiranje uključiti njihove proizvodne profile. To bi moglo dovesti do solarnih farmi kao imovine mreže koje pružaju podršku naponu ujutro/večer i nadopunjuju vjetroelektrane ili tradicionalne solarne elektrane. U suštini, vertikalna solarna energija mogla bi pomoći u ublažavanju zloglasne “krivulje patke” (gdje neto potražnja pada u podne, a naglo raste noću) tako što popunjava “trbuh patke” i olakšava njen “vrat”.
Širi raspon primjena: U budućnosti bismo mogli vidjeti vertikalne bifacijalne panele na mjestima koja još ne smatramo tipičnima. Na primjer, urbana poljoprivreda – krovovi bi mogli imati redove vertikalnih solarnih panela s vrtovima u staklenicima između njih. Ovo je već isprobano u malim razmjerima: vertikalni paneli na ravnim krovovima, začudo, mogu nadmašiti nagnute u snježnim gradovima jer vertikalni nastavljaju proizvoditi zimi kada se nagnuti zatrpaju snijegom ^[128]. Stoga bi gradske instalacije mogle usvojiti vertikalne panele na krovovima kako bi optimizirale zimsku proizvodnju i oslobodile prostor na krovu za druge namjene (poput HVAC jedinica ili vrtova na krovu koji mogu biti između redova panela). Drugo potencijalno područje je integracija sa staklenicima: postavljanje bifacijalnih panela vertikalno na bočne strane staklenika ili u trakama unutar zidova staklenika, koji proizvode energiju, ali i dalje propuštaju dovoljno svjetla za biljke. Također, razmislite o akvavoltaici – vertikalni paneli u ribogojilištima ili ribnjacima, gdje djeluju kao pregrade koje proizvode energiju i možda pružaju hlad koji određene akvakulturne vrste preferiraju.
Politika i tržišni izgledi: Donositelji politika sve su svjesniji agrivoltaike. U raspravama o poljoprivrednoj politici EU-a razmatra se omogućavanje da farme s dvostrukom namjenom budu prihvatljive za poljoprivredne subvencije (kako poljoprivrednici ne bi bili kažnjeni zbog postavljanja solarnih panela na svojoj zemlji). U SAD-u, države poput Massachusettsa i New Jerseyja uspostavljaju jasne smjernice za dvostruku namjenu kako bi poljoprivrednici mogli dobiti poticaje za obnovljive izvore energije, a da zemlja ostane u poljoprivrednoj proizvodnji. Možemo očekivati više formalnih standarda i objavu najboljih praksi – primjerice, na kojoj visini bi paneli trebali biti za različitu opremu, kako točno mjeriti utjecaj na prinos usjeva itd. Certificiranje sustava također je korak naprijed: Sunzaunov vertikalni sustav nedavno je prošao UL certifikaciju u SAD-u, prvi takve vrste ^[129], što otvara put lakšem izdavanju dozvola i financiranju. Ako tržišta ugljika i certifikati održivosti porastu, agrivoltaički proizvodi (poput usjeva “uzgojenih pod suncem”) mogli bi postići višu cijenu ili donijeti dodatne poticaje.
Mišljenje javnosti i stručnjaka: Do sada su mnogi stručnjaci optimistični. Istraživači često navode agrivoltaiku kao ključni dio održive budućnosti. Ton komentara je da se ne radi samo o obnovljivoj energiji, već o promišljanju načina korištenja zemljišta na holistički način. Primjerice, Chad Higgins (OSU) oduševljeno govori o sinergiji (više hrane i više energije) ^[130], a Helge Biernath (Sunzaun) strastveno povezuje agrivoltaiku s osiguravanjem naše biomase hrane u uvjetima klimatskih promjena ^[131]. Ove će priče vjerojatno postati dio glavne struje – slušat ćemo o solarnim farmama koje hrane zajednice i farmama koje napajaju zajednice u istom kontekstu. Možemo zamisliti buduće vijesti: npr. “Obiteljska farma proizvodi 100 jutara pšenice i 2 MW solarne energije” kao uobičajenu pojavu. Donositeljima politika također se sviđa ideja smanjenja sukoba oko zemljišta, koji su u prošlosti zaustavljali projekte. Ako vertikalne solarne farme mogu pokazati dobre prinose usjeva i zadovoljne poljoprivrednike, to bi moglo pretvoriti neke skeptike prema solarnim projektima (poput onih zabrinutih zbog gubitka poljoprivrednog zemljišta) u pristaše.

U smislu inovacija, treba spomenuti i da se testiraju alternativni vertikalni dizajni: na primjer, V-oblik konfiguracije panela (dva panela spojena u obrnuti “V” tako da jedan gleda na istok, a drugi na zapad) koji se mogu montirati na jedan stup – to može postići sličan učinak kao vertikalna ograda, ali možda s manjom površinom i blagim nagibom sa svake strane za dodatni izlaz. Istraživanje iz 2025. pokazalo je obećavajuće rezultate u modeliranju takvih bifacijalnih V-sustava za određene usjeve ^[132]. Druga ideja je pomjerljiva agrivoltaika – paneli koji se mogu pomicati ili ukloniti tijekom određenih poljoprivrednih radova ili sezona (na primjer, postavljanje panela samo izvan sezone za određeni usjev). Međutim, dodatna složenost mogla bi to učiniti manje privlačnim od jednostavnog dizajniranja statičkih sustava koji omogućuju poljoprivredu tijekom cijele godine.

Izgledi su takvi da će vertikalne solarne farme prijeći iz eksperimentalne faze u standardnu opciju u solarnom portfelju. Nemojte se iznenaditi ako za nekoliko godina prolazite pokraj farme i vidite red staklenih ograda koje blistaju na suncu, ili ako čujete za veliki projekt na razini elektroenergetske mreže koji se odlučio za vertikalni bifacijalni raspored radi poboljšanja integracije s mrežom. Sinergija prikupljanja sunčeve svjetlosti s obje strane i dijeljenja zemljišta između energije i poljoprivrede predstavlja privlačno rješenje za više problema – a upravo takva rješenja svijetu su najpotrebnija.

Posudimo li riječi jednog od ranih korisnika, farmera Petera Gsella iz Austrije: “Protivim se korištenju fotonapona na poljoprivrednom zemljištu” (misleći na stari način prekrivanja polja) “…međutim, [s vertikalnom agrivoltajkom] zemlja ostaje obradiva.” ^[133] Nije ni ozbiljno razmatrao tradicionalne povišene solarne nadstrešnice zbog problema sa zasjenjenjem u sjevernoj Europi ^[134], ali vertikalni pristup promijenio je njegovo mišljenje. Taj stav, jednom dokazan u većem opsegu, mogao bi promijeniti mnoga mišljenja. Vertikalne solarne farme pokazuju da solarna energija i poljoprivreda ne moraju biti u sukobu – mogu doslovno stajati jedna uz drugu, na korist oboje. U nadolazećim godinama vjerojatno ćemo vidjeti kako ovaj koncept cvjeta od pilotnih parcela do široko rasprostranjenih polja “solarnih usjeva” koji zajedno donose čistu energiju i pravu hranu.

Zaključak

Vertikalne solarne farme koje koriste bifacijalne panele predstavljaju izvanrednu inovaciju na sjecištu obnovljive energije i korištenja zemljišta. One pretvaraju ograde, rubove polja i druge vertikalne prostore u generatore energije bez istiskivanja primarne namjene zemljišta. Kao što smo vidjeli, nude niz prednosti: ravnomjerniju proizvodnju energije tijekom dana, nastavak poljoprivredne proizvodnje, smanjen prostorni otisak i otpornost u izazovnim klimatskim uvjetima (snijeg, vrućina itd.). Projekti iz stvarnog svijeta u 2024.–2025. – od japanskih rižinih polja do njemačkih polja bundeva i američkih istraživačkih farmi – potvrdili su da ovaj pristup može funkcionirati, često premašujući očekivanja u održavanju prinosa usjeva i proizvodnji značajne količine električne energije. Stručnjaci i lideri industrije sve više zagovaraju agrivoltajku kao ključnu strategiju za održivu budućnost, a zakonodavni okviri se polako razvijaju kako bi je podržali.

Naravno, izazove poput većih početnih troškova i složenosti dizajna treba riješiti, ali stalne inovacije i ekonomija razmjera brzo poboljšavaju situaciju. Zamah je očit: tvrtke povećavaju broj instalacija, farmeri dijele priče o uspjehu, a istraživači razvijaju bolje alate za optimizaciju ovih sustava. U svijetu u kojem su pritisci klimatskih promjena, sigurnosti hrane i energetskih potreba sve veći, vertikalne bifacijalne solarne farme nude privlačnu sinergiju – način kako umnožiti produktivnost zemljišta slaganjem funkcija.

Kako je jedan direktor tvrtke za čistu energiju naglasio, vrijeme je da razmišljamo izvan okvira poticaja i prepoznamo da bi integracija solarne energije s poljoprivredom uskoro mogla postati nužnost, a ne samo opcija, kako bismo održali i našu opskrbu hranom i ciljeve čiste energije ^[135]. Na prijelazu sredine 2020-ih, vertikalne solarne farme prelaze iz eksperimentalnih parcela u komercijalnu stvarnost. One revolucioniraju i solarnu energiju i poljoprivredu, dokazujući da uz malo domišljatosti možemo iskoristiti sunce na više načina – i otvoriti budućnost u kojoj solarni paneli i usjevi rastu rame uz rame, zajedno napajajući i hraneći svijet.

Izvori

Sunzaun Blog – Vertikalna solarna energija mijenja pravila igre (srpanj 2025): Definicija vertikalne solarne energije i prednosti u komercijalnim okruženjima ^[136].
Solar Washington – Vertikalni bifacijalni solarni paneli povećavaju energiju, štede prostor… (ožujak 2024): Objašnjenje vertikalnih bifacijalnih panela, studije o povećanju proizvodnje +5–30%, dvostruki vrhovi i hladniji rad ^[137].
Asahi Shimbun – Vertikalni solarni paneli mijenjaju izgled japanskih polja riže (6. srpnja 2025): Rezultati agrivoltažnog pokusa na polju riže (pad od 5%), izjava Taikija Akasake iz Sharing Farm o širenju tehnologije, izjava JPEA dužnosnika o prednostima na snijegu i stopi rasta ^[138].
pv magazine – Detaljniji pogled na vertikalnu agrivoltaiku (11. srpnja 2025): Detalji projekta Next2Sun u Austriji od 1,9 MW – razmak 9,4 m, nije potrebno čišćenje, minimalan utjecaj na vrijeme sadnje, usporedba troškova (200.000 € naspram 110.000 € po MW), izjava Hubera o 25% većoj vrijednosti od bifacijalnih panela + profila ^[139].
Sunzaun Blog – Sažetak podcasta Clean Power Hour (srpanj 2025): Izjava Helgea Biernatha (Sunzaun CEO) o potrebi agrivoltaike za buduće prinose biomase, izjava Tima Montaguea o smanjenju stresa biljaka, razlika u prihvaćanju između SAD-a i Europe, testno polje Sandbox Solar & CSU s kukuruzom, svijest/politika kao prepreke ^[140].
pv magazine – Next2Sun & iSun grade prvu vertikalnu agri-PV u SAD-u (2. siječnja 2024): Projekt u Vermontu 1,5 ha, 69 redova s razmakom od 9,14 m, usjevi između, izjava Jeffreyja Pecka (iSun) o očuvanju zemljišta, izjava Heika Hildebrandta (Next2Sun CEO) o proizvodnji kad konvencionalni PV proizvodi manje, prednosti za pokrivanje potražnje i manju potrebu za skladištenjem ^[141].
pv magazine USA – Studija o agrivoltici na farmi u New Jerseyju (9. travnja 2024.): Rutgers 170 kW vertikalni sustav (Sunstall/Sunzaun), ispaša stoke i stočna hrana s vertikalnim panelima, financirano od strane države NJ, ZnShine 450 W bifacijalni moduli, prethodna Sunzaun instalacija u vinogradu, belgijska studija o smanjenoj potrošnji vode za navodnjavanje, OSU studija 20% američke električne energije i smanjenje CO₂ za 330.000 tona, citat Chada Higginsa “agrivoltika pruža pravu sinergiju…više hrane, više energije, manja potrošnja vode…” ^[142], ^[143].
pv magazine – Uspon vertikalne agrivoltike (22. svibnja 2025.): Intervju na Intersolaru 2025 – Next2Sun udvostručio instalacije na 40 MW u 2024., vertikalna FV raste u Italiji, Njemačkoj, Francuskoj ^[144].

Bifacial Solar Panels: Everything You NEED to Know Before You Buy

Watch this video on YouTube.

References