Как объясняют ученые, агровольтаика, или солнечные фермы, – комбинированная система, в которой фотоэлектрические панели устанавливаются на сельскохозяйственных участках или посевах. Они одновременно вырабатывают электроэнергию и защищают посевы от вредных лучей солнца, уменьшая испарение и создавая благоприятные условия для их роста.

Власти Узбекистана планируют в текущем году запустить пилотные проекты по методу агровольтаики в шести районах. Для этого разработана отдельная программа развития возобновляемой энергетики в энергоемких сферах с привлечением международных экспертов. 

Изучая опыт

Концепция агровольтаики была первоначально предложена в 1982 году немецкими учеными А. Гетцбергером и А. Застроу как средство модификации солнечных электростанций, позволяющее увеличить урожайность на той же площади. Их идея заключалась в том, чтобы поднять солнечные коллекторы на два метра над землей и увеличить расстояние между ними, чтобы избежать чрезмерного затенения посевов.

Ученые подсчитали, что благодаря такому проекту, реализованному, например, в Индии, мощность солнечных панелей на 34 тысячах га виноградников составляет 16 тысяч ГВт/ч. В результате компенсируются потребности в электроэнергии 15 миллионов жителей. При этом еще учтено, что электроэнергии в 0,47 ГВт/ч, вырабатываемой на одном гектаре, хватит для снабжения 500 человек.

В свою очередь этот метод также помогает защитить сельскохозяйственные культуры, выращиваемые в засушливых регионах, от солнечной радиации, предотвратить потерю воды. Как показали научные исследования, затенение сельскохозяйственных культур позволяет на 40 процентов снизить испарение влаги с почвы, что существенно сокращает расход воды.

С 2004 года в Японии началось строительство ряда небольших заводов APV. Эти системы состоят из фотоэлектрических панелей (установленных на опорных столбах с интервалом в три метра), под которыми начато выращивание таких полезных культур, как баклажаны, помидоры, огурцы, капуста. Исходя из результатов эксперимента за пять лет (с 2013-го) при поддержке государства создано более 1900 солнечных ферм.

Уникальный опыт широко используется в десятках стран Америки, Европы, Азии и Африки. Так, исследования, проведенные в пустыне штата Аризона (США), практически доказали, что выращивание ряда культур под солнечными батареями снижает потребление воды на 30-50 процентов. В результате у фермеров снижается потребность в воде для выращивания сельскохозяйственных культур, что крайне необходимо в низкий или неравномерный сезон дождей. Кроме того, в засушливых условиях повышается плодородие почвы и появляется возможность получать высокий урожай в течение всего года.

В Китае крупнейшая на сегодня установка APV мощностью 700 МВт введена в эксплуатацию в 2017 году на плантации ягоды годжи (лекарственное растение) в Нинся-Хуэйском автономном регионе. В настоящее время ведутся работы по доведению ее мощности до 1 ГВт.

По мнению экспертов – исполнителей проекта (Baofeng Group и Huawei), процесс работы солнечных батарей аналогичен процессу движения соцветий подсолнечника за солнечным светом. Это увеличивает эффективность фотоэлектрических элементов и выработку электроэнергии. Солнечные панели, установленные на высоте около трех метров, не мешают выращиванию и уборке урожая в поле.

Согласно имеющимся данным, по завершении проекта это позволит экономить 557,6 тысячи тонн угольного топлива в год, предотвратит выброс в атмосферу около двух млн тонн вредных веществ и пыли, повысит урожайность.

По состоянию на 2022 год объем мирового рынка APV составлял 3,17 миллиарда долларов. Ожидается, что эта сумма будет расти на 12-15 процентов в год и к 2030-му достигнет почти девяти миллиардов. Согласно другим источникам, среднегодовой рост новой системы к 2027 году может составить не менее 40 процентов.

Современные исследования показывают: с использованием APV при выращивании разных сельскохозяйственных культур необходимо учитывать географические и климатические условия. Например, уменьшение солнечного света на 20 процентов привело к такому же процентному снижению урожайности риса и пшеницы. При выращивании картофеля, наоборот, урожайность увеличилась.

Тем не менее высокая степень заграждения солнечного света (50-75 процентов) оказала негативное влияние на урожайность сельскохозяйственных культур.
Поэтому профессор Чжэцзянского университета (Китай) Юэ-Ронг Лянь говорит: «Самое важное, на что следует обратить внимание, – это виды сельскохозяйственных культур».

Согласно отчету Института Брукингса (США), установка солнечной генерации может потребовать по меньшей мере в десять раз больше площади, чем электростанции, работающие на угле или природном газе. В результате для ведения сельского хозяйства остается меньше земли. И фермерам такой метод может не понравиться. Им нужен способ получения электроэнергии, при котором в атмосферу выбрасывается меньше углерода. Но земля также необходима для выращивания сельскохозяйственных культур. В таких условиях потеря энергетических мощностей для производства продуктов питания становится проблемой. Панели, установленные высоко над землей, сегодня считаются одним из наиболее разумных решений.

Узбекистан покажет пример

Власти Узбекистана планируют в текущем году запустить пилотные проекты по методу агровольтаики в шести районах. Для этого разработана отдельная программа развития возобновляемой энергетики в энергоемких сферах с привлечением международных экспертов. Кроме того, необходимо усовершенствовать нормативно-правовые документы, регламентирующие установку и использование устройств агровольтаики.

Но и в настоящий момент в Узбекистане реализуется ряд проектов, связанных с внедрением вышеуказанного метода. К примеру, в прошлом году в Ташкентской области на десяти гектарах земли под установленными солнечными панелями мощностью один МВт выращивался виноград. Полученный опыт обязательно будет расширен в дальнейшем. Так, в одном из будущих проектов под солнечными панелями планируется выращивать овощи и бахчевые культуры.

Среди преимуществ агровольтаики не только увеличение производства электроэнергии и уменьшение зависимости от традиционных источников энергии (уголь и газ). Установка солнечных панелей на полях обеспечивает растениям тень и защиту, что особенно важно в жарких районах, где высокие температуры могут негативно сказаться на урожае.
Кроме того, использование агровольтаики снижает потребление воды в аграрном секторе, поскольку уменьшается испарение и в почве сохраняется влага.
А в животноводстве данный метод позволяет расширять зеленые территории, создавая естественный корм для выпаса скота в пустынной местности.

По материалам интернет-портала СНГ