식량안보와 기후변화의 위기가 전 세계를 뒤흔들고 있지만, 농업의 문제를 해결할 수 있는 새로운 혁신이 있습니다. 농업발전(Agrivoltaics)-은(는) 동일한 분야에서 태양 에너지를 생산하고 식물을 재배할 수 있는 방법을 가리키는 용어입니다.-농업 및 재생 에너지와 관련된 토지 이용 문제를 해결하는 가장 효과적인 수단 중 하나입니다. 사람들은 이론으로 요점을 증명할 뿐만 아니라 실제로도 이를 사용합니다. 농업 발전 기술을 사용하는 것을 목표로 하는 세계 각지의 여러 실제 프로젝트가 있습니다.
시너지 뒤에 숨은 과학
본질적으로 농업 발전은 태양열 발전소와 농지가 상호 배타적이라는 오랜-가정에 도전합니다. 패널을 높이거나, 기계를 수용할 수 있도록 행 간격을 두거나, 수직 양면 배열을 설치함으로써 이러한 시스템을 사용하면 패널 아래 또는 패널 사이에서 작물이 자라면서 위에서 깨끗한 전력을 생성할 수 있습니다. 이점은 토지 효율성을 훨씬 넘어서는 것입니다.
재생 가능 및 지속 가능한 에너지 리뷰(Renewable and Sustainable Energy Reviews) 저널의 광범위한 평가에 따르면 REA(등가 면적) 비율이 1.2 이상임을 입증한 것으로 나타났습니다. 이는 농업 생산량을 최대 20% 더 많이 생산하는 다양한 일회용 시스템과 비교하여 농업 발전 시스템의 효율성을 나타냅니다.{1}} 어떤 경우에는 REA가 4.40까지 높아 특정 토지의 생산량이 4배-증가할 수 있었습니다.
미기후 영향의 결과도 살펴볼 가치가 있습니다. 태양광 패널은 그늘을 제공하여 캐노피와 토양 온도를 낮추고 증발산량을 낮추어 결과적으로 더 많은 수분이 토양에 유지됩니다. 요즘은 건조한 기후 조건에서 수자원을 절약하는 것이 매우 중요해지기 때문에 이는 건조한 지역의 농업에 특히 도움이 되었습니다. 더욱이 많은 작물, 특히 잎이 많은 채소, 딸기, 마초 식물이 있으며 태양광 패널 그늘 아래에서 잘 자랄 수 있으며 수확량이 10% 이상 증가합니다.
글로벌 성공 사례
아마도 Aarhus University의 최근 덴마크 연구보다 농업 발전의 가능성을 더 잘 보여주는 프로젝트는 없을 것입니다. 연구원들은 Foulum의 테스트 현장에 두 가지 유형의 양면 태양광 패널을 설치했습니다. 하나는 전통적인 남향-경사형 시스템이고 다른 하나는 수직 동-서-향 구성입니다. 결과는 놀라웠습니다. 밀과 풀-클로버 혼합물은 열린 들판에서와 마찬가지로 수직 패널 사이에서도 잘 자랐습니다. 농생태학과의 Uffe Jørgensen 교수는 "어느 정도 그늘이 있어도 평방 미터당 수확량은 거의 같습니다. 작물은 태양 전지판의 존재를 신경 쓰지 않고 바람을 막아주는 기능을 좋아하는 것 같습니다."라고 설명했습니다.
수직 구성은 토지 효율성도-더 효율적이라는 것이 입증되었습니다. 연구자들은 별도의 토지를 사용하여 동일한 양의 전기와 식량을 생산하려면 18~26% 더 많은 면적이 필요하다고 계산했습니다. 그리고 패널이 밭의 약 10%만을 차지하기 때문에 표준 농업 장비는 중단 없이 작동할 수 있습니다.
독일 Bedburg에 있는 RWE의 3.2MW 규모 농업용 발전 실증 공장은 7헥타르에 걸쳐 세 가지 기술 솔루션을 테스트하고 있습니다. 이 시설에 설치된 6,100개의 태양광 모듈은 1,044가구에 전력을 공급할 수 있는 충분한 전력을 생산하며, 현지 농부들은 같은 밭에서 밀, 보리, 라즈베리를 수확합니다. 초기 결과는 고무적입니다. 수확량은 품질이 좋았고 기존 방식으로 관리되는 지역과 비교해 수확량도 비슷했습니다.
중국은 전 세계적으로 농업용 발전 설비를 배치하는 데 앞장섰습니다. 국가는 지난 10년 동안 총 513개의 공개적으로 알려진 농업 발전 프로젝트를 수행했으며 총 용량은 31기가와트에 달합니다. 구이저우성에 있는 177헥타르 규모의 Xiaozhaiba 농업 발전소는 2023년 1월 전력망 연결 이후 18억 2천만kWh의 전력을 생산했으며, 2025년에만 7억1백만kWh가 넘는 전력을 생산했습니다. 발전소 인근 농부들은 그늘진 환경에서 잘 자라는 약용식물인 아스파라거스 코친키넨시스를 태양광 패널 아래에 성공적으로 심었습니다. 이 프로젝트는 600무가 넘는 토지를 임대하고 마을 주민 120명 이상에게 일자리를 창출했습니다. 농업 프로젝트는 연간 mu당 약 US$2,738에 달하는 20,000위안 이상을 생산할 수 있는 모델을 시연했습니다. 연구자들에 따르면, 이중 토지 이용 원칙에 따라 토지를 사용할 경우 이 나라의 농업 발전의 이론적 용량은 60,000기가와트가 넘습니다.
경제학: 어려움을 겪고 있는 농장을 위한 새로운 수익원
예측할 수 없는 제품 가격에 직면한 농부들은 농업 발전을 통해 재정적으로 많은 이익을 얻을 수 있습니다. 코넬 대학교 연구원들은 콩코드 포도밭을 철거하고 대신 양면 태양광 패널을 설치하면 농부는 매년 에이커당 최대 400달러를 얻을 수 있는 혜택을 누릴 수 있다고 밝혔습니다. “따라서 농부는 약 8만 달러를 벌 수 있다”고 연구에서는 설명합니다. 일리노이주의 농부 Matt Riggs는 농업 발전이 그에게 농업 발전에 사용되는 토지 1에이커당 약 1000달러를 주고 이전보다 10배 더 많은 수익을 올릴 수 있을 것으로 예측합니다.
낙농장 사례 연구는 다음과 같이 발표되었습니다.동물과학저널태양광 발전을 목초지에 통합하면 토지 효율성을 최대 75%까지 높이는 동시에 생산자가 화석 연료에 덜 의존하고 생산 비용을 낮추는 데 도움이 될 수 있다는 사실을 발견했습니다. 이탈리아의 감자 사례 연구에 따르면 그늘 아래서 작물 수확량이 15% 감소했음에도 불구하고 농업 발전 시스템은 1.58의 토지 등가 비율과 13%의 내부 수익률을 달성하여 지상에 설치된 PV와의 격차를 좁혔습니다-.
도전과 앞으로의 길
그러나 농업 발전에 장애물이 없는 것은 아닙니다. 비평가들은 이러한 시스템이 기존 PV 시스템보다 설치 비용이 일반적으로 20~90% 더 높다는 점을 지적합니다. 작물 선택은 여전히 중요합니다.-잎채소와 과수원은 그늘에서 잘 자라고, 곡물, 뿌리 작물, 콩과 식물은 빛이 감소하면 더 큰 민감성을 나타냅니다. 농부들은 또한 잠재적인 농업적 생산성 손실, 장기적인-확실성에 대한 필요성, 태양광 인프라 관련 작업의 복잡성에 대한 우려를 표명합니다.
그러나 정책은 따라잡고 있다. 미국에서만 2025년에 9개 주에서 최소 12개의 농업 발전 법안이 고려되었습니다. 뉴저지 공공 유틸리티 위원회는 최근 이중-사용 파일럿 농업 발전 프로그램의 첫 번째 모집에서 총 52.06메가와트에 달하는 16개 프로젝트를 수여했습니다. 뉴욕은 농부들이 태양열을 농업 생산과 통합하도록 장려하기 위해 농업 생산 세금 공제를 제안했습니다.
미래를 위한 모델
토지가 부족해지고 식량 생산과 에너지 생산을 위한 경쟁이 최고조에 달하는 상황에서 농업 발전이 문제에 대한 해결책으로 보입니다. 덴마크, 독일, 중국의 경험은 우리가 같은 땅에서 식량과 에너지 생산을 모두 얻을 수 있음을 나타냅니다. 적절한 설계, 적절한 정부 지원 및 지속적인 연구를 통해 우리는 동일한 지역에서 필요한 에너지를 생산하는 동시에 농촌 지역에서 농장을 유지하고 품위 있는 생활을 보장할 수 있습니다.
