AgriPV-järjestelmien vaikutus peltojen hiilivarastoon 

Tiivistelmä

Maailman kasvava väkiluku ja ilmastonmuutos aiheuttavat lisääntyvää painetta sekä maankäytölle, että energiantuotannolle. Eräs mahdollinen ratkaisu on maan kaksoiskäyttö, jossa samalla alalla tuotetaan sekä viljelykasveja, että aurinkosähköä. Käyttämällä sopivia kompromisseja sekä kasvien, että sähkön tuotanto voidaan maksimoida AgriPV-järjestelmissä. Näiden järjestelmien käyttö on Suomessa vielä vähäistä. Tässä työssä arvioidaan AgriPV-järjestelmien vaikutusta Satakunnan alueella sijaitsevien pilottikohteiden peltojen hiilivarastoon. Hiilivaraston arviointiin käytettiin Hiilikartta-sovellusta. AgriPV-järjestelmien tapauksessa paneelien alapuolinen ala ei ole viljelykäytössä, mutta se on muun kasvillisuuden peitossa. Perinteisen aurinkosähköjärjestelmän laskettu hiilivaraston vähenemä on n. 50 % (-170… -190 tCO2e/ha. Tähän verrattuna AgriPV-järjestelmien arvioitu hiilivaraston vähenemä on huomattavasti pienempi, n. 1 % (-3... -4 tCO2e/ha). Suomen olosuhteissa tehtyjä tutkimuksia AgriPV-järjestelmistä on vielä niukasti, joten AgriPV-järjestelmien vaikutus maaperän hiilivarastoon tunnetaan huonosti. Nämä aiheet tarvitsevat monivuotisia lisätutkimuksia Suomessa sijaitsevilla peltopiloteilla, jotta mm. eri vuosien välistä vaihtelua ja paneelien varjostuksen vaikutusta kasvien kasvuun voidaan seurata.

Johdanto

Maailman väkiluvun on ennustettu kasvavan vielä seuraavat 50–60 vuotta. Vuonna 2024 väkiluku oli 8,2 miljardia ja sen on ennustettu kasvavan yli 10 miljardiin 2080-luvulla, jonka jälkeen se alkaa ennusteen mukaan laskea (United Nations, 2024). Yhdessä ilmastomuutoksen kanssa väestönkasvu aiheuttaa kasvavaa painetta maankäytölle ja energiantuotannolle. Maatalousmaan on ilmastomallien perusteella arvioitu vähenevän 2–9 % kuluvan vuosisadan loppuun mennessä koko maailman mitassa. Pohjoisen pallonpuoliskon pohjoisosissa sijaitsevilla alueilla, kuten Suomessa, lämpötilojen nousun voidaan kuitenkin odottaa paikallisesti lisäävän pinta-ala, joka soveltuu viljelyskäyttöön. (Zhang & Cai, 2011). Tällöin Suomen suhteellinen merkitys maataloustuottajana kasvaa. Maan käytölle voi olla rajoitteita, mitkä estävät sen ottamiseen maatalouskäyttöön. Toisaalta maatalousmaata on otettu muuhun käyttöön, kuten aurinkosähkön tuotantoon. 

Eräs ratkaisu maankäytön ja energiantuotannon haasteisiin on maan kaksoiskäyttö, jossa samalla peltoalalla tuotetaan sekä viljelykasveja, että aurinkosähköä (Agriphotovoltaics, jäljempänä AgriPV) (Campana et al., 2024; Heikkinen et al., 2026). Tämä tuotantotapa voi pienentää kummankin, sekä kasvien, että aurinkosähkön tuotantoa, verrattuna tilanteeseen, jossa alalla tuotetaan vain jompaa kumpaa. Sopivien kompromissien valinnalla sekä viljelykasvien, että sähköenergian tuotanto saadaan AgriPV:n tapauksessa kuitenkin maksimoitua. Suomessa AgriPV:n tutkimus ja käyttö ovat kuitenkin alkutekijöissään, mutta tietoa AgriPV:stä ja sen soveltuvuudesta Suomen olosuhteisiin löytyy esim. Heikkinen et al., (2026). Tässä työssä arvioidaan AgriPV:n vaikutusta maaperän hiilivarantoon kolmessa pilottikohteessa, jotka sijaitsevat Satakunnan alueella. 

Pilottikohteet 

Tämän tutkimuksen pilottikohteiksi valittiin kolme tilaa, joista yksi sijaitsee Laviassa ja kaksi muuta Kokemäellä (Satakunnan ammattikorkeakoulu, 2026). Pilotteihin on suunniteltu AgriPV-järjestelmä osana BIOVAHVA-hanketta (https://www.samk.fi/hanke/satakunnan-biotalouden-vahvistaminen-ja-varmistaminen-biovahva/). Pilottijärjestelmän kokoa rajoittaa mm. saatavissa oleva sähkönsiirtokapasiteetti. Pilottikohteista löytyy lisätietoja taulukosta 1 ja hankkeen AgriPV-toimenpiteen verkkosivulta (Satakunnan ammattikorkeakoulu, 2026). Kaikkien valittujen pilottikohteiden AgriPV järjestelmät on suunniteltu sijaitsevan peltopalstoilla. 

 

Taulukko 1. Pilottikohteiden tietoja (Satakunnan ammattikorkeakoulu, 2026).

 

Hiilivaraston arviointi 

Pilottikohteiden hiilivaraston arviointiin käytettiin apuna Hiilikarttaa (Suomen ympäristökeskus et al., 2024, Suomen ympäristökeskus et al., 2026), jota voidaan käyttää kaavoituksen ilmastovaikutuksien arvioinnissa. Tässä työssä Hiilikartta-sovellusta käytetään arvioimaan sitä mikä olisi erilaisten maankäytön muutosten vaikutus pilottikohteiden hiilivarastoihin. Hiilikartta-sovellusta käyttäen pystyy määrittelemään kartalta alueen, jolle hiilivarasto lasketaan (Kuva 1). Sovelluksesta voi kullekin alueelle valita erilaisia käyttötarkoituksia tai kaavoja, jolloin niiden vaikutus alueen hiilivarantoon voidaan laskea. Tässä työssä hiilivaranto laskettiin kaikille kolmelle pilottikohteelle seuraavilla käyttötarkoituksilla. 

1. Maatalousalue (koodi Hiilikartassa: MT). Koska tutkittavat alueet ovat peltoja, tämä on pilottikohteiden perustila, johon muita verrataan 
2. Maa- ja metsätalousalue (M). Tämä vaihtoehto vastaa lähinnä tapausta, jossa alue metsitettäisiin 
3. Aurinkovoima-alue (ENaur). Tässä vaihtoehdossa alueelle rakennettaisiin tavallinen aurinkovoimala 

 

Käyttötarkoitukset vaikuttavat maankäyttöön. Käytön mukaan alueelle voi jäädä aiempaa ja uutta maankäyttöä rinnakkain. Uusi maankäyttö voi olla joko kasvipeitteistä tai kasvipeitteetöntä. Laskennassa käytetään eri käyttötarkoituksille laadittuja kertoimia siitä, miten maankäyttö jakaantuu. (Heikinheimo et al., 2024). Hiilikartta laskee sekä kasvillisuuden että maaperän hiilivaraston. Hiilikartan laskenta ja siinä käytettävät tietoaineistot on kuvattu muualla (Heikinheimo et al., 2024). Laskenta tehtiin Hiilikartan ensimmäisellä versiolla (Suomen ympäristökeskus et al., 2024) kesäkuussa 2026, jolloin Hiilikartan päivitetty versio (Suomen ympäristökeskus et al., 2026) oli vielä testivaiheessa.

 

Taulukko 2. Hiilikartta-sovelluksen (Suomen ympäristökeskus et al., 2024) eri käyttötarkoituksien maankäytön kertoimet (Heikinheimo et al., 2024), jotka kuvaavat muutoksia kasvipeitteen ja muun maankäytön pinta-alaosuuksia prosentteina.

 

AgriPV-järjestelmissä aurinkopaneelit sijoitetaan pellolle telineisiin määrävälein. Paneelit voidaan asentaa esimerkiksi pystysuoriin riveihin (Campana et al., 2024), jolloin paneelirivien välissä voidaan kasvattaa hyötykasveja. AgriPV-järjestelmien asennus vie osan pinta-alasta, jolle hyötykasveja voidaan istuttaa. Järjestelmän vaatiman pinta-ala riippuu siitä, miten paneelit on asennettu. Esimerkkejä AgriPV-järjestelmistä löytyy Biovahvan AgriPV-toimenpiteen verkkosivulta (Satakunnan ammattikorkeakoulu, 2026). Pystysuoraan asennettujen paneelien tapauksessa, paneelirivien alla ns. varoalue mukaan lukien kasvaa kuitenkin ruohoa tms. kasveja. Vaikka tämä maa on poissa viljelykäytöstä, suurin osa siitä kuitenkin on kasvipeitteistä. Taulukon 2 mukaiset maankäyttöluokat voisivat suuruusluokaltaan AgriPV:n tapauksessa (pystysuorat paneelit) olla esimerkiksi n. 90 % aiempaa maankäyttöä (peltoviljely), n. 1 % kasvipeitteetöntä (paneelikehikkojen paalut) ja 9 % kasvipeitteistä uutta maankäyttöä (paneelien alla ja vieressä oleva maa). 

Koska AgriPV:n tapauksessa maankäytön kertoimia ei ole Hiilikartassa, AgriPV järjestelmien vaikutus hiilivarastoon arvioitiin skaalaamalla Aurinkovoima-alueelle laskettu hiilivaraston-arvo maankäytön osuuksilla (eli suhteellisilla pinta-aloilla). Eli  

Olemassa olevien pystyasenteisten järjestelmien kuvien perusteella arvioitiin, että

Tällöin

ja josta seuraa, että:

AgriPV:n ja aurinkovoima-alueen tapauksissa alueen hiilivarasto lasketaan:

ja

Hiilivarasto ja hiilivaraston muutos aurinkovoima-alueelle laskettiin kullekin peltopalstalle Hiilikartta-sovelluksella (Suomen ympäristökeskus et al., 2024, Suomen ympäristökeskus et al., 2026.

Tulokset ja tarkastelu

Hiilikartalla lasketut hiilivaraston määrät ovat kaikki samaa suuruusluokkaa, eli n.340–370 tCO₂e/ha (369 tCO₂e/ha (Lavia), 364 tCO₂e/ha (Kokemäki 1), 341 tCO₂e/ha (Kokemäki 2)).
Lasketut hiilivarastojen alenemat on esitetty Taulukossa 3. Hiilikartta-ohjelma laskee hiilivaraston muutokset aikavälillä 2030–2095. Pilottikohteiden tapauksessa laskettu muutos oli käytännössä vakio koko tällä tarkasteluvälillä, mutta eri maankäyttötavoilla on vaikutusta pilottikohteiden hiilivarastoon. Hiilivarastoon vaikuttaa maan kasvipeitteisen pinta-alan osuuden muutokset, koska kasvit sitovat yhteyttäessään hiiltä itseensä ja maaperään. Kun maa-alueelle rakennetaan, rakenteiden vaatima pinta-ala on pois kasvien käytöstä, ja se vaikuttaa siten hiilivarastoon.

Maan käyttötavalla on myös vaikutusta hiilivarastoon. Kaikki pilottikohteet ovat peltoa, joten on luonnollista, että maatalousalue (M)-luokan valinnalla ei ole vaikutusta kohteiden hiilivarastoon. Jos käyttökohde muutetaan laskuissa Maa- ja metsätalousalueeksi (MT), laskettua muutosta ei myöskään ole. Kummassakin tapauksessa jäljelle jäävää aiempaa maankäyttöä on  (Taulukko 2), joten myöskään laskettua hiilivaraston muutosta ei ole. Aurinkovoima-alueen (ENaur) tapauksessa puolet pinta-alasta (Taulukko 2), korvattaisiin paneeleilla, jolloin koska huomattava osuus alueen kasvillisuudesta poistuu, mikä vaikuttaa myös selvästi alueen hiilivarastoon.

Mikäli pilottikohteisiin rakennettaisiin perinteinen aurinkovoimala, se pienentää hiilivarastoa  riippuen kohteesta. Tällöin hiilivaraston koko on 176 tCO₂e/ha (Lavia), 174 tCO₂e/ha (Kokemäki 1), 170 tCO₂e/ha (Kokemäki 2). AgriPV-järjestelmien tapauksessa hiilivaraston alenema on n. 1 % eli huomattavasti pienempi. AgriPV-järjestelmän tapauksessa arvioitu hiilivaraston koko on 365 tCO₂e/ha (Lavia), 360 tCO₂e/ha (Kokemäki 1), 338 tCO₂e/ha (Kokemäki 2)

Suurin osa, yli , hiilivaraston muutoksesta johtuu maaperän varaston pienemisestä (Taulukko 3). Kokemäki 2-pilotin tapauksessa kasvillisuuden osuus hiilivaraston alenemasta on alle 1 %, kun muilla osuus 8–9 %.

Taulukko 3. Hiilikartta-sovelluksella lasketut sekä AgriPV:n arvioidut hiilivaraston muutokset. Kaikki luvut ovat yksikössä tCO₂e/ha. Hiilikartta-ohjelman alueluokat ovat MT: Maatalousalue, M: Maa- ja metsätalousalue ja ENaur: Aurinkovoima-alue.

 

AgriPV-järjestelmien, erityisesti pystyasenteisten, tapauksessa maa-alasta paneelien tukirakenteet vaativat huomattavasti pienemmän pinta-alan. Tässä työssä niiden on arvioitu vaativan 1 % pellon pinta-alasta, mutta osuus ei välttämättä ole niinkään suuri. Hiilivaraston arvioitu vähenemä AgriPV:n pilottien tapauksessa on 3,4–3,9 %, josta kasvillisuuden osuudeksi on arvioitu 0,0–0,3 % (Taulukko 3) Laskettu hiilivaraston alenema on alle 4 tCO₂e/ha, joten on mahdollista, että alenema on niin pieni, että sitä ei käytännössä ole helppo havaita luontaisen vaihtelun vuoksi. Tämä toki vaatii lisätutkimuksia. Koska on havaittu, että AgriPV:n aiheuttama varjostus voi parantaa kasvien kasvua (Semeraro et al., 2024; Touil et al., 2021), parhaassa tapauksessa parantunut kasvu voi osittain tai kokonaan kumota AgriPV-laitteiston aiheuttaman hiilivaraston aleneman.

Yhteenveto

Peltomaan kaksoiskäytöllä voidaan tuottaa sekä viljelykasveja, että aurinkosähköä samalla alalla (AgriPV). Jotta kaksoiskäytöstä saadaan toimivaa, sekä viljelyn että sähkötuotannon toteutukset eivät ole kaikissa suhteissa ideaalisia. Aurinkopaneelien asennukset käyttävät osan viljelymaasta, mikä pienentää peltomaan hiilivarastoa. Tässä työssä on arvioitu AgriPV-asennuksen vaikutusta kolmen eri pilottikohteen hiilivarastoon.

AgriPV-järjestelmän arvioidaan pienentävän pilottikohteiden peltomaan hiilivarastoa noin yhden prosentin verran. Riippuen järjestelmien tukirakenteiden käyttämästä pinta-alasta, vaikutus voi olla pienempikin. AgriPV aiheuttavat varjostusta kasveille, mikä joissain tapauksissa voi parantaa kasvua, mikä voi olla riittävää kumoamaan järjestelmien aiheuttaman hiilinielun alenemisen. Mikä pilottikohteisiin rakennettaisiin perinteinen aurinkovoimala, maan hiilivarasto pienenisi puoleen nykytilasta. AgriPV-järjestelmien arvioitu vaikutus peltojen hiilivarastoon on siten huomattavasti pienempi.

AgriPV-järjestelmistä Suomen olosuhteissa on vielä suhteellisen vähän tutkimuksia. Erityisesti niiden vaikutusta hiilen sidontaan käytännön viljelyolosuhteissa ei juurikaan ole tutkittu, etenkään Suomessa.  Vaikka tämän työn teoreettisten tuloksien perusteella näyttää siltä, että vaikutus ei ole suuri, aihe kaipaa vielä lisätutkimuksia käytännön oloissa. Erityisen tärkeää olisi toteuttaa monivuotisia tutkimushankkeita, jotta eri vuosien välistä vaihtelua voitaisiin vertailla ja siten myös mahdollisuuksien mukaan vähentää. AgriPV:n vaikutus hiilivarastoon saataisiin parhaiten varmistettua Suomessa sijaitsevalla pilottimittakaavan AgriPV-laitoksella, jossa myös hiilen sidontaa voitaisiin seurata mittauksilla.