Aurinkosähköviljelyn mahdollisuudet Suomessa — Kartoittava tutkimus aurinkosähkön ja maatalouden yhteistuotannosta

Thumbnail Image

Files

master_Nuokkola_Sasu_2024.pdf (61.67 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Perustieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-06-19

Department

Major/Subject

Engineering Physics

Mcode

SCI3056

Degree programme

Master’s Programme in Engineering Physics

Language

fi

Pages

96+4

Series

Abstract

Tässä opinnäytetyössä tehtiin kartoittava tutkimus aurinkosähköviljelyn ja maatalouden yhteistuotannon eli aurinkosähköviljelyn mahdollisuuksista Suomessa. Tutkimus toteutettiin yhteistyössä Aalto-yliopiston New Energy Technologies -ryhmän kanssa, ja sen tavoitteena oli arvioida aurinkosähköviljelyn toteutettavuutta ja hyötyjä Suomen pohjoisissa olosuhteissa. Aurinkosähköviljelyssä (ASV) aurinkosähköä tuotetaan samalla maa-alalla maanviljelyn kanssa, ja viljely tapahtuu joko maahan asennettujen aurinkopaneelirivien välissä tai korotettuihin tukirakenteisiin asennettujen aurinkopaneelien alla. ASV-järjestelmien on todettu tehostavan maankäyttöä ja tukevan useampia kestävän kehityksen tavoitteita kuin aurinkosähkön ja maatalouden erillistuotanto. Tutkimusalana aurinkosähköviljely on vielä uusi, eikä menetelmästä tiettävästi ollut saatavilla suomalaista tutkimusta tämän työn aloittamisen aikaan. Tutkimuksen lähtökohtana oli heikosta kannattavuudesta kärsivä suomalainen maatalous, sillä aurinkosähköviljely voi tutkimusten mukaan tarjota maanviljelijälle merkittäviä lisätuloja. Fokus tarkentui nurmi-, pelto- ja puutarhaviljelyssä sovellettaviin ASV-järjestelmiin. Tutkimus toteutettiin kirjallisuuskatsauksena ja asiantuntijahaastatteluina, minkä lisäksi arvioitiin Suomen ASV-tuotantopotentiaalia tilastotiedon avulla. Löydösten perusteella ASV-järjestelmille arvioitiin löytyvän Suomen olosuhteissa toteutuskelpoisia sovelluksia, ja aiempi tutkimus tuki erityisesti nurmen aurinkosähköviljelyä vertikaalisten paneelirivien välissä. Suomessa on tulosten mukaan myös merkittävä ASV-tuotantopotentiaali. Kattamalla 10 prosenttia kaikesta käytössä olevasta maatalousmaasta ASV-järjestelmillä voitaisiin saavuttaa 91 GW:n tuotantokapasiteetti ja 73 TWh:n vuosituotanto, joka olisi 80 prosenttia Suomen sähkönkulutuksesta vuonna 2030. Tutkimus osoitti, että aurinkosähköviljely voi tarjota hyötyjä suomalaiselle maataloudelle, ja aiheen jatkotutkimus olisi Suomessa perusteltua. Ainoastaan Suomessa suoritetuilla ASV-kenttäkokeilla voidaan selvittää, miten aurinkopaneeleista aiheutuva varjostus ja mikroilmastolliset muutokset vaikuttavat maanviljelyyn ja missä tapauksissa näitä vaikutuksia voidaan käyttää hyödyksi. Tässä työssä aurinkosähköviljelyä tarkasteltiin kattavasti sekä teknistaloudellisista että yhteiskunnallisista näkökulmista, ja se tarjoaa lähtökohdan tulevan tutkimuksen suunnittelulle.

This thesis conducted an exploratory study on the potential for co-producing solar power and agricultural crops through agrivoltaics in Finland. The research was carried out in collaboration with Aalto University's New Energy Technologies Group, aiming to assess the feasibility and benefits of agrivoltaics in Finland's northern conditions. In agrivoltaic (APV) systems, solar electricity is generated on the same land as agriculture, with crops cultivated either between rows of ground-mounted PV modules or beneath elevated PV structures. The combined energy and crop production in such interspace and overhead APV systems have been shown to improve land use efficiency and support more sustainable development goals than separate production. Agrivoltaics is still an emerging research field, and to the best knowledge of the author, there was no previous Finnish research on the method at the start of this study. The study was prompted by the financial hardships within the Finnish agricultural sector, with research pointing towards agrivoltaics as a promising avenue for farmers to significantly boost their income. The focus was narrowed to APV systems applicable to grassland, arable farming, and horticulture. The research was conducted through a literature review and expert interviews, in addition to evaluating the potential for APV production in Finland using statistical data. The findings suggest that agrivoltaics could be feasibly implemented in Finland, with previous research particularly supporting grassland farming in a vertical interspace APV system. The results also indicate that the APV potential in Finland is significant. Covering 10 percent of all utilised agricultural area with APV systems could achieve a production capacity of 91 GW and an annual production of 73 TWh, which would equal to 80 percent of Finland's total electricity consumption in 2030. The study indicates that agrivoltaics could offer benefits to Finnish agriculture, and further research in Finland would be justified. Only experiments conducted in Finland can determine how shading and microclimatic changes due to PV modules affect crop cultivation, and in which cases these effects can be utilized beneficially. The thesis comprehensively examines agrivoltaics from both techno-economic and societal perspectives and provides a basis for planning future research.

Description

Supervisor

Halme, Janne

Thesis advisor

Halme, Janne

Keywords

aurinkosähköviljely, maatalousaurinkosähkö, aurinkosähkön ja maatalouden yhteistuotanto, aurinkoenergia, maankäyttö

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202406234883

Collections

[dipl] Perustieteiden korkeakoulu / SCI