SolarFarm - Exploring solar on-farm energy production combined with a fleet of electrical vehicles and precision agriculture for reduced GHG-emissions

Som del av Norges arbeid mot et lavutslipp-samfunn må jordbruket bidra til å redusere klimagassutslippene knyttet til produksjonen av mat og fôr. Det er to tiltak som kan betraktes som «lavthengende frukt»: Reduksjon i utslippene fra traktorkjøring, og reduksjon i utslippene som skyldes dårlig utnytting av tilført nitrogengjødsel. I det fireårige prosjektet SolarFarm vil vi adressere disse områdene ved å utvikle et konsept av innovative, tekniske løsninger og metoder som kan benyttes på de fleste norske gårdsbruk.

Konseptet SolarFarm nytter tilgjengelig takareal på gårdsbygninger for å fange solenergi som skal benyttes til å drive en flåte med elektriske farkoster for mer automatisert og målrettet management. Dette omfatter tre forskningsspørsmål: 1. Energibærere og lagringskapasitet skal tilpasses den store variasjonen gjennom året som kjennetegner både solstrømproduksjon og energiforbruk på jordet. 2. Vi skal legge grunnlag for en systemendring, der en går fra en eller to store og tunge dieseltraktorer, til flere og delvis ubemannede elektriske traktorer. 3. Behovsbasert N-gjødsling skal oppnås ved å kombinere bruk av droner for datainnhenting med et automatisert system for gjødselberegning og spredning.

For å redusere tiden fra konsept til implementering, omfatter SolarFarm et sett av tilnærminger, fra relativt enkle og rimelige løsninger til mer avanserte og kostnadskrevende løsninger, som kan tilpasses den enkelte bondes individuelle motivasjon og økonomi.

SolarFarm vil vise hvordan fornybar energi kan integreres på gårdsnivå, og bidra med nyttig informasjon som skal brukes til både detaljstudier og aggregerte analyser av energirelaterte spørsmål, bærekraft, miljøeffekter, økonomi og konsekvenser for beslutningstakere. Prosjektet er et tverrfaglig samarbeid mellom NIBIO, IFE, internasjonale eksperter og ei referansegruppe som dekker hele kunnskapskjeden fra fornybar energiproduksjon til presisjonsteknologi nødvendig for å produsere mat og fôr mer miljøvennlig.

Det er to tiltak som kan betraktes som «lavthengende frukt» når det er snakk om å finne muligheter for å redusere klimagassutslippene knytte til produksjonen av mat og fôr: Reduksjon i utslippene fra traktorkjøring, og reduksjon i utslippene som skyldes dårlig utnytting av tilført nitrogengjødsel. I dette prosjektet vil vi utvikle et konsept som gjør den enkelte gårdbrukeren i stand til å gjøre slike tiltak. Konseptet er kalt SolarFarm og består av nye teknologiske løsninger og metoder for å utnytte solenergi i presisjonslandbruk der tradisjonelt traktorarbeid helt eller delvis blir utført av selvgående elektriske kjøretøy. Solenergien skal hentes fra solceller på taket på driftsbygningene.

For at konseptet raskt skal bli tatt i bruk, inneholder SolarFarm ulike moduler, fra relativt enkle løsninger for gårdbrukere med lav motivasjon for omfattende investeringer i ny teknologi, til mer avanserte løsninger for de mer teknologi-interesserte som ønsker å utnytte hele potensialet.

I mer detalj inneholder løsningene energibærere og lagringskapasitet skreddersydd for å håndtere den store variasjonen gjennom året som kjennetegner både solstrømproduksjon og energiforbruk på jordet. De åpner også for en systemendring i traktorparken på gården, der en går fra en eller to store og tunge dieseltraktorer, til flere og delvis ubemannede elektriske traktorer. Videre inkluderer konseptet en videreutvikling av behovsbasert, stedsspesifikk gjødsling med bl.a. bruk av ubemannede fly/helikoptre (UAV) for datainnhenting, og der avanserte styrings- og kommunikasjonssystemer spiller en sentral rolle. Konseptet representerer dessuten et konkret eksempel på hvordan fornybar energi kan integreres på gårdsnivå, noe som bidrar med nyttig informasjon som skal brukes til både detaljstudier og aggregerte analyser av energirelaterte spørsmål, bærekraft, miljøeffekter, økonomiske betraktninger og konsekvenser for beslutningstakere.

Dette fireårige prosjektet er et tverrfaglig samarbeid mellom NIBIO, Institutt for energiteknikk (IFE), to utenlandske eksperter og en interessegruppe, som sammen dekker alle forskningsspørsmålene på en god måte.

Hovedmålet er å utvikle et innovativt, gårdsbasert system der en med bruk av teknologiske løsninger og metoder muliggjør solenergidrevet presisjonsjordbruk, for økt bærekraft og redusert miljøfotavtrykk i jordbrukssektoren.

Prosjektet har følgende delmål:

1. Realisere et system for lokal solstrømproduksjon som er tilpasset de krav en elektrifisert og klimavennlig jordbrukssektor stiller (arbeidspakke 1)

2. Design av et kontroll- og kommunikasjonssystem for flere, delvis ubemannede farkoster som opererer sammen, for å møte utfordringen knyttet til at det blir flere, men lettere/mindre kjøretøy når fossilt drivstoff fases ut (arbeidspakke 2)

3. Utvikle et system for elektrisk drevet presisjonsgjødsling med en svært høy romlig oppløsning for å redusere nitrogentapet til omgivelsene (arbeidspakke 3)

4. Gjennomføre aggregerte analyser av bærekrafts-, miljø- og politikkrelaterte muligheter knyttet til utviklede løsninger og metoder (arbeidspakke 4)

5. Kommunisere resultatene til sluttbrukere, relevante næringsaktører og andre interessenter (arbeidspakke 5)