Här ger jorden både mat och el

Solen lyser över raderna med solceller på åkern med det passande namnet Solvallen i Vässlingby, fyra mil nordost om Örebro. I mars i år började de 1 300 solpanelerna att producera el, men fältet ger inte bara solenergi – mellan raderna växer nämligen vallväxter som ska bli djurfoder.

Solvallen är Sveriges första storskaliga försök med agrivoltaik, det vill säga jordbruksodling som kombineras med solceller. Sedan tidigare finns exempel där får betar på marken mellan solcellerna, men här handlar det om att anpassa solcellerna så att marken kan användas för odling i stort sett som innan panelerna kom på plats.

Parken skiljer sig därför från hur vi är vana att se solcellsanläggningar på mark. För att jordbruksmaskinerna ska kunna ta sig fram är det ett rejält avstånd på tio meter mellan raderna med solceller. För att inte ta upp onödigt mycket yta står de inte lutade mot söder, utan pekar rakt upp.

Hälften av solcellsmodulerna står vända mot öster och hälften mot väster. En finess är att även baksidan av panelerna producerar el. På så sätt fås en jämnare elproduktionsprofil under dagen, förklarar Bengt Stridh, en av de forskare vid Mälardalens universitet som kommer att följa produktionen av både el och grödor, i ett flerårigt forsknings­projekt kopplat till Solvallen.

– Skillnaden i elproduktion blir därmed inte så stor. Jämfört med traditionellt liggande paneler blir det mindre än tio procents lägre elproduktion räknat per installerad solcellsyta, säger han.

Längs en av raderna med solpaneler går hans kollega Pietro Campana med ett måttband. Tillsammans med en konsult planerar han hur kablarna ska dras till alla de sensorer som ska placeras ut, både i jorden mellan solcellerna och på en referens­yta utanför parken.

Sensorerna ska mäta fuktigheten i marken, sol­instrålning och vindhastighet. En viktig fråga för forskarna är hur växtligheten påverkas av skuggningen från solpanelerna.

– Det finns studier som visar att växter anpassar sig genom att utveckla större blad för att kunna fånga upp mer ljus, säger Pietro Campana.

Skuggningen gör också att mer fukt stannar i marken. Därmed minskar också vattenbehovet. Men att växa i skugga passar dock inte alla växter, så det gäller att välja grödor. I bland annat Nederländerna och Frankrike finns exempel på odling av sallad, äpplen och olika bär.

Pietro Campana berättar att han de senaste tre åren ägnat all sin tid åt att få igång forskningen inom agrivoltaik i Sverige. I hemlandet Italien har utvecklingen nått längre och där finns gott om exempel på bland annat citroner som odlas under glesa tak av solceller. Problem med stigande temperaturer och torka på grund av klimatförändringarna gör att intresset ökar i hela medelhavsområdet.

Själv kom Pietro Campana in på agrivoltaik via forskning om kopplingar och intressekonflikter mellan matproduktion och behovet av vatten och energi. Anläggningar som Solvallen kan vara en del av lösningen menar han.

– Du kan producera mat, du kan producera el och samtidigt spara vatten.

Även i Sverige ökar riskerna för att odlingar drabbas av värme- och torkstress. Sedan två år tillbaka har Pietro Campana och hans kollegor gjort försök vid en mindre agrivoltaisk anläggning på en gård utanför Västerås. Precis som i Solvallen består den av vertikala solpaneler i tre rader med tio meters avstånd.

De första resultaten därifrån visar att vattenavdunstningen minskade med 20–30 procent på de ytor som skuggades av solpanelerna. Samtidigt var skörden av vallväxter jämförbar med en referensyta utan solceller.

Men, kan man fråga sig om man backar lite, varför överhuvudtaget placera solceller på jordbruksmark? Det finns ju gott om tak att täcka med solpaneler.

Då har man inte förstått konceptet, menar Pietro Campana.

– Agri står för jordbruk och det heter agrivoltaik för att jordbruket kommer först. Huvudsyftet är att stötta jordbruket.

Förutom att lindra effekterna av värmeböljor och torka ger solpanelerna möjlighet till en ökad och jämnare inkomst för bonden.

Idén om att kombinera solceller med odling föddes redan i början av 1980-talet och de första prototyperna byggdes i Japan 2004. Men det är först på senare år som utbyggnaden tagit fart. En rapport från det tyska forskningsinstitutet Fraunhofer visar att installationerna ökar kraftigt. På tio år har den samlade installerade effekten ökat från 5 till minst 14 000 megawatt. Utvecklingen drivs på av statliga finansieringsprogram i bland annat Japan, Kina, Frankrike och USA. I Sydkorea ses agrivoltaiska system som ett sätt att öka lönsamheten i jordbruket och hindra utflyttningen från landsbygden till städerna.

Tekniken är fortfarande relativt ny och agrivoltaiska system står bara för cirka 1,5 procent av alla solcellsinstallationer i världen. Men i takt med att länder bygger ut den förnybara energin uppstår allt oftare konflikter om vad marken bäst ska användas till. I Storbritannien diskuteras ett förbud för solceller på jordbruksmark.

– Jordbruksmark är attraktivt för att det är en enkel mark att bygga solcellsparker på, men samtidigt så behöver vi ju jordbruksmarken för att odla våra livsmedel, säger Bengt Stridh.

Även i Sverige har det blossat upp en konflikt om den värdefulla jordbruksmarken. De senaste åren har antalet ansökningar om att bygga stora solcellsparker ökat kraftigt i södra Sverige. Allra störst är ökningen i Skåne. Där har flera stora solcellsparker stoppats med hänvisning till att livsmedelsproduktionen väger tyngre än produktion av förnybar energi.

– Utvecklingen går väldigt snabbt och det behövs tydligare regler om hur vi ska hantera konflikter mellan mat- och energiproduktion. Båda behövs, säger Martin Sjödahl, senior rådgivare vid länsstyrelsen i Kronoberg, som sammanställt en rapport om solcellsparker på mark i södra Sverige.

Tyskland fick nyligen en standard för agrivoltaiska system. Den säger bland annat att solpanelerna inte får ta upp mer än 10–15 procent av markytan och skörden får inte minska med mer än 34 procent jämfört med orörd mark. I Japan får inte skörden minska med mer än 20 procent.

För att kunna förutse hur skörden påverkas bygger forskarna modeller över mikroklimatet kring solcellerna. Skuggningen är en viktig faktor men även vinden förändras. Växterna påverkar å sin sida solcellsproduktionen. Ljusa växter reflekterar mer ljus än mörka och ökar elproduktionen.

Hur stora de här effekterna blir beror på hur solcellerna är monterade. I södra Europa placeras de ofta på höga ställningar och bildar ett glest tak över odlingarna. Redan i dag är det vanligt att känsliga växter och bär skyddas av nät eller plasttak och då blir solcellerna en del av det här skyddet. Taket ger skugga och kan även ge skydd mot häftiga regn och hagel liksom mot frostknäppar. Exempel finns på att regnvatten samlas in och sparas i tankar.

I skuggan under taket minskar avdunstningen och därmed vattenbehovet men när växterna får mindre ljus påverkar det även skörden. Här finns resultat som pekar åt olika håll. Vid en försöksodling i Tyskland minskade skörden av potatis med 20 procent när den odlades under ett tak av solceller, jämfört med en referensyta under 2017. Året därpå, under den torra sommaren 2018, kunde däremot 11 procent mer potatis plockas upp när de skyddats mot solen. Samma sak gällde odling av selleri.

Vad som gäller i Sverige är för tidigt att säga. Här behövs mer forskning, konstaterar Pietro Campana. Han berättar att forskarna under kommande år planerar att testa även upphöjda solceller vid testanläggningen utanför Västerås.

– Det kanske visar sig att vi inte behöver så mycket skuggning i Sverige. Det är också en kostnadsfråga. Det blir så klart dyrare att bygga tak över åkern.

Vilka grödor som passar bäst för agrivoltaisk odling är en annan fråga som forskarna kommer att undersöka vidare. I år växer för första gången korn vid försöksodlingen.

Bengt Stridh hoppas att fler odlare och solcellsföretag ska ta efter exemplet Solvallen. Prognoser pekar mot ett fördubblat elbehov i Sverige till 2045.

– Samtidigt har vår självförsörjningsgrad på livsmedel minskat under 2000-talet. Jag brukar skämta om att jordbrukare snart är en rödlistad art. Men med den här kombinationen kan man få ordning på lönsamheten.

Potentialen är stor, menar han.

– Om vi bara skulle ta en procent av jordbruksmarken till den typ av agrivoltaiska system som här i Solvallen, så skulle det kunna täcka nästan 10 procent av vår elanvändning.