I Sverige finns det bevattningsanläggningar mest i sydöstra Sverige där det ofta är en högre temperatur och sandig mark. Men soldriven bevattning då? I Sverige finns inga kommersiella soldriva bevattningssystem men det är vanligt i medelhavsområdet där solinstrålningen är högre. Sommaren 2018, hade stora effekter på Sveriges jordbruk. Bönder fick nödslakta sina djur då de inte hade tillräckligt med foder. Produktionsvärdet för jordbrukets vegetabiliska odlingar minskade kraftigt. 2018 var en period med extremt väder och antagligen inte sista sommaren med värmeböljor. SMHI har flera olika klimatmodeller för olika scenarion och även om vi skulle lyckas minska utsläppet inom en snar framtid kan vi få temperaturökningar uppemot 2 grader tills 2100. En högre temperatur, kraftigare regnskurar och värmeböljor kommer med klimatförändringar. I Sverige är tre fjärdedelar av lantbruket inte bevattnat, vilket innebär att fler lantbrukare kommer behöva bevattning i framtiden. Hur kan vi tillämpa bevattning som följer Sveriges klimatmål, begränsad klimatpåverkan? Kan solbevattning vara lösningen till att inte behöva driva bevattningssystemen med diesel?

För att jämföra solbevattningen mot traditionella bevattningssystem byggdes en modell för systemen i det Matlab baserade verktyget Simulink. Modellen ska efterlikna två typer av bevattningssystem. Där ena typen är en självgående anläggning med en storspridare och den andra en stationär anläggning med droppbevattning. Både dessa anläggningar drivs med solpaneler, batteri och kan jämföras med samma system drivet på diesel. Det som varierats i modellen är klimat från orter med stor geografiskt avstånd, grödor med olika vattenbehov, och vatteninnehållet i marken. Därefter har kostnad och koldioxidutsläpp granskats för en period av 25 år. Reglerfunktioner, flöden hos spridarna i systemen och olika kostnader på det soldrivna systemets komponenter har även testats för att se om systemet kan konkurrera med dieselsystemet. Eventuell temperaturökning till följd av klimatförändringar har även testats i modellen. Den självgående anläggningen har beräknats för bevattning av 1 hektar och den stationära för 0,5 hektar.

Resultaten visar att soldrivet systemet kan konkurrera miljömässigt med dieselsystemen men inte kostnadsmässigt. För orterna Arvika och Luleå visar det soldrivna systemet för både stationär och självgående anläggning lägre koldioxidutsläpp vid ett lågt vatteninnehåll. För olika bevattningsflöden för anläggningarna visar en stor ekonomisk fördel av att hålla flöden i de soldrivna systemen lägre, detta beror på att vid ett högre flöde krävs mer energi och därav en större dimensionering. Olika reglerfunktioner påverkar även resultaten där en reglerfunktion som sätts igång beroende på mängden solinstrålning visade ha utgången med lägre koldioxidutsläpp för det stationära systemet. Vid en temperaturökning över 3 grader i Luleå och Växjö ökar skillnaden i utsläpp mellan soldrivet systemen och dieselsystemen.

De soldrivna systemen visar lägre utsläpp i orter med klimatdata som kräver bevattning i kombination med ett lägre vatteninnehåll, dimensionering av en solbevattningsanläggning som är miljömässigt bättre än dieselmotorpumpsystem är möjligt. Med de förutsättningarna i denna undersökning får det soldrivna systemet inget fall med lägre kostnad än dieselmotorpump systemet, ytterligare undersökningar krävs för att hitta soldrivna system som kan vara bättre än dieselsystem kostnadsmässigt. De soldrivna systemens konkurrenskraft kan öka vid systemförbättringar där panelerna utnyttjas mer och när de kan justeras med fördelaktiga reglerfunktioner. Denna studie visar att soldrivna system kan vara miljömässigt bättre men låga CO2-utsläpp för batteriets produktion har använts. För att kunna utvärdera hur soldrivna system står sig mot diesel behövs ytterligare analys där fler batterityper utvärderas.

In Sweden, there are irrigation facilities most in southeastern Sweden where there often is a higher temperature and sandy soil. But what about solar irrigation? In Sweden, there are no commercial solar irrigation systems, but it is common in the Mediterranean area where solar radiation is higher. Summer 2018 had major effects on Sweden's agriculture. Farmers had to slaughter their animals when they did not have enough food. The production value of agricultural crops fell sharply. 2018 was a period of extreme weather and probably not last summer with heat waves. SMHI has several different climate models for different scenarios and even if we would be able to reduce emissions soon, temperature increases of up to 2 degrees until 2100 can be expected. A higher temperature, stronger rain showers and heat waves come with climate change. In Sweden, three quarters of agriculture is not irrigated, which means that more farmers will need irrigation in the future. How can we apply irrigation that follows Sweden's climate goals,” begränsad klimatpåverkan”? Can solar irrigation be the solution for sustainable irrigation?

To compare solar irrigation with traditional irrigation systems, a model was built for the systems in the Matlab-based tool Simulink. The model mimics two types of irrigation systems. Where one type is a self-propelled plant with a large vaporizer and the other a stationary plant with drip irrigation. Both plants are powered by solar panels, battery and is compared to the same system powered by diesel. Parameter changes in the model are climate from places with great geographical distance, crops with different water needs, and the water content of the soil. Subsequently, cost and carbon dioxide emissions have been examined for a period of 25 years. Control functions, flows of the vaporizers in the systems and various costs on the components of the solar system have also been tested to see if the solar system can compete with the diesel system. Any increase in temperature because of climate change has also been tested in the model. The self-propelled plant has been calculated for irrigation of 1 hectare and the stationary for 0.5 hectare.

The results show that the solar system can compete environmentally with the diesel systems but not in terms of cost. For Arvika and Luleå, the solar system for both stationary and self-propelled plants show lower carbon dioxide emissions at a low water content in the soil. For different irrigation flows for the plants show a great economic advantage of keeping the flows in the solar systems lower, this is because at a higher flow more energy is required and hence a larger dimension. Various control functions also affect the results where a control function that is started depending on the amount of solar radiation showed to have the output with lower carbon dioxide emissions for the stationary system. At a temperature rise above 3 degrees in Luleå and Växjö, the difference in emissions between the solar and diesel systems increases.

The solar system shows lower emissions in locations with climate data that require irrigation in combination with a lower water content in the soil, dimensioning of a solar irrigation system that is environmentally better than diesel engine pump system is possible. Given the prerequisites in this study, the solar system receives no case with a lower cost than the diesel engine pump system, further research is needed to find solar systems that can be better than diesel systems in terms of cost. The competitiveness of solar systems can increase with system improvements where the panels are utilized more and when they can be adjusted with control functions. This study shows that solar systems may be environmentally better but a low CO2 emission for battery production have been used. To be able to evaluate how solar systems stand against diesel, further analysis is needed where more battery types are evaluated.