В одно прохладное солнечное утро Мег Кэли, исполнительный директор Sprout City Farms, демонстрировала посетителям грядки с кейлом в Jack’s Solar Garden. За плечами Кэли более десяти лет опыта ведения сельского хозяйства в самых неожиданных городских условиях Денвера. Сегодня, примерно в часе езды к северу от города, она работает с исследователями над экспериментальной сельскохозяйственной методикой — аг ровольтаикой.
Аг ровольтаика (или агрофотовольтаика) — это подход, который кажется достаточно низкотехнологичным. В отличие от традиционных солнечных ферм, где панели устанавливаются на высоте от 45 до 90 сантиметров над землей, здесь солнечные модули поднимают значительно выше. Это делается для того, чтобы создать достаточно пространства для выпаса скота и обеспечить проникание большего количества солнечного света к растениям, растущим под ними.
Такой подход сулит выгоду как для генерации энергии, так и для производства сельскохозяйственной продукции. Меньшее количество прямого солнечного света помогает растениям сохранять прохладу в течение дня, что позволяет им удерживать больше влаги и, следовательно, требует меньшего полива. Наличие растительности под солнечными панелями также уменьшает теплоотдачу от земли, охлаждая сами панели, что повышает их эффективность. Работники ферм, ухаживающие за посевами, и пасущиеся животные также выигрывают от более прохладного микроклимата.
Масштабное внедрение этой практики может помочь сократить выбросы углекислого газа в Соединенных Штатах на 330 000 тонн ежегодно и создать более 100 000 рабочих мест в сельской местности, практически не влияя на урожайность. Исследование, опубликованное в 2019 году в журнале Scientific Reports, прогнозировало, что мировые потребности в энергии могут быть удовлетворены за счет солнечных панелей, если менее 1% сельскохозяйственных угодий будет переоборудовано в агрофотовольтаические системы. Более подробно об исследовании можно узнать здесь: https://www.nature.com/articles/s41598-019-53680-0.
Сочетание сельского хозяйства и производства энергии имеет множество преимуществ, как отмечает Джошуа Пирс, эксперт по солнечной энергетике из Университета Западного Онтарио в Лондоне. «Солнечная энергия и повышенная эффективность использования земли приносят доход, увеличивая общую выручку фермера с одного акра», — говорит он. «Местное сообщество также выигрывает от сохранения доступа к свежим продуктам питания и возобновляемой энергии».
Однако исследователи все еще определяют наиболее оптимальные способы внедрения аг ровольтаических систем. Один из ключевых переменных — это высота: например, в Jack’s Solar Garden ученые экспериментируют с панелями, поднятыми либо на шесть, либо на восемь футов (примерно 1,8 или 2,4 метра) над землей. Существует также вопрос о том, какие именно культуры лучше всего реагируют на дополнительное затенение от солнечных батарей.
Пока эти вопросы не будут решены, аг ровольтаика остается в некоторой степени экспериментом. «Фермеры, как известно, не любят рисковать», — отмечает Эллисон Джексон, директор по образованию Colorado Agrivoltaic Learning Center, который проводит экскурсии по Jack’s Solar Garden. Ее комментарии можно найти на сайте центра: https://agrivoltaics.org/.
Это также дорого. Хотя аг ровольтаика может сэкономить фермерам деньги на ирригации и электричестве или обеспечить дополнительный источник дохода от продажи энергии в сеть, установка солнечных панелей требует значительных первоначальных вложений.
Несмотря на существующие проблемы, проекты аг ровольтаики продолжают запускаться по всему миру. По данным Института солнечных энергетических систем ISE имени Фраунгофера (Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE), установленная мощность электроэнергии от агрофотовольтаических проектов выросла с примерно пяти мегаватт в 2012 году до более чем 14 гигаватт в прошлом году, что обусловлено ростом государственных программ финансирования в Японии, Китае, Корее, Франции и США. Сведения об их работе доступны здесь: https://www.ise.fraunhofer.de/en/topics/agrivoltaics.html.
«Для масштабирования двойного использования солнечных установок требуется больше исследований», — говорит Питер Перро, руководитель отдела экономики замкнутого цикла в компании-разработчике возобновляемой энергии Enel North America. «Но мы уже знаем, что основы этой технологии жизнеспособны».
