Агрофотовольтаїка: підвищення ефективності землекористування

Головна Огляди Агрофотовольтаїка: підвищення ефективності землекористування

04.10.2019

Одночасне використання землі для збирання сонячної енергії та ведення сільського господарства є рентабельним та має величезний потенціал у зонах із посушливим кліматом.

Це результат пілотного проекту, який реалізують у Німеччині фермерська спільнота Хеггельбахе спільно з Інститутом сонячних систем Fraunhofer ISE.

Розберемося, що ж це таке

Агрофотовольтаїка — це ресурсозберігаюче землекористування (APV-RESOLA). На площі майже 3 000 м2 (1/3 га) хліборобної землі біля Боденського озера в Німеччині на п’ятиметровій стальній конструкції розміщено фотогальванічні модулі загальною встановленою потужністю 194 кВт год.

Згідно з результатами 2017 року ефективність землекористування становить 160%, що підтверджено консорціумом проекту під керівництвом фахівців Інституту сонячних систем Fraunhofer ISE. У спекотне літо 2018 року продуктивність агрофотовольтаїчної системи значно перевищила цю позначку. Часткове затемнення під фотоелектричними модулями підвищило врожайність у сільському господарстві, а сонячне літо збільшило виробництво сонячної електроенергії.

Використовуючи агрофотовольтаїчну систему в 2018 році, фермери Хеггельбахе успішно зібрали другий врожай. Вирощували такі види культур: озиму пшеницю, картоплю, конюшину та селеру. Тоді врожайність трьох із чотирьох культур була вища за еталонну. Врожайність селери значною мірою підвищилася з приростом у 12%, порівнюючи з еталоном, завдяки частковому затемненню агрофотовольтаїчної системи. Щодо озимої пшениці підвищення становить 3%, а конюшини — 8%. За словами співробітників Fraunhofer ISE, «зважаючи на врожайність картоплі в 2018 році, ефективність використання землі з агрофотовольтаїчною системою зросла до 186% на гектар».

Крім розвитку портфеля, врожайності та якості, вчені Гоенгаймського Університету отримали дані про кліматичні умови під системою APV, а також зібрали інформацію із сусіднього еталонного поля. Сонячне випромінювання під системою APV було приблизно на 30% менше за контрольне поле. Окрім кількості сонячного випромінювання, система APV впливає на розподіл опадів і температуру ґрунту. Навесні та влітку температура ґрунту під системою APV була нижчою, ніж на контрольному полі; температура повітря була однаковою. У спекотне сухе літо 2018 року вологість ґрунту в посівах пшениці була вищою, ніж на контрольному полі, у той час як взимку вона була меншою, ніж в інших культурах. Вчені припускають, що тінь під напівпрозорими сонячними модулями допомогла рослинам краще переносити спекотні та сухі умови. Цей результат демонструє потенціал APV у посушливих регіонах, а також необхідність проведення подальших випробувань в інших кліматичних регіонах і з іншими різновидами сільськогосподарських культур.

Синергетичний ефект для сільського господарства

У 2018 сонячне випромінювання на території фермерської спільноти Хеггельбах становило 1 319,7 кВт год/м2, збільшившись на 8,4%, порівняно з попереднім роком. Вихідна потужність блока APV зросла на 2% — до 249 857 кВт год, що відповідає значенню питомої потужності 1 285,3 кВт год. Витрати на виробництво електроенергії для системи APV є конкурентоспроможними з невеликою системою PV на даху. Дослідники очікують на подальше скорочення витрат через ефекти масштабу й навчання.

Якщо електрику зберігають і використовують на місці, як у фермерській спільноті Хеггельбах, через синергетичні ефекти виникають додаткові джерела прибутку. З одного боку, зростає використання електромобілів у сільському господарстві. Два роки тому виробники сільськогосподарської техніки Fendt та John Deere презентували перші повністю електричні акумуляторні трактори. З іншого боку, паливо-електрика продукується власними силами й не призводить до зростання витрат.

Як кажуть співробітники Fraunhofer ISE, «коли політика дозволяє, агрофотовольтаїчні системи можуть вирішити конфлікт «їжа чи паливо?». Технічно фермери можуть збирати врожай обома способами. Подвійне використання хліборобних земель вирішує головне завдання з виробництва продуктів харчування. Додаткове продукування сонячної електроенергії сприяє розширенню електричної мобільності та захисту клімату.

Високий потенціал для посушливих регіонів

Результати літа 2018 року демонструють величезний потенціал агрофотовольтаїки для зон із посушливим кліматом. Зернові та свійська худоба можуть дістати вигоду із затемнення, завданого модулями PV. Fraunhofer ISE вже працює над кількома проектами з передавання технології до країн, що розвиваються, а також новими варіантами застосування. Пілотне випробування, проведене Fraunhofer ISE для індійського штату Махараштра, показало, що ефекти затемнення та випаровування призводять до зростання врожайності томатів і бавовнику на 40%. «У деяких випадках ми розраховуємо майже на подвоєння ефективності землекористування в регіоні», — зазначають фахівці з Fraunhofer ISE. У межах проекту EU Horizon 2020 дослідники Fraunhofer працюють разом із партнерами з Алжиру, аби перевірити вплив систем APV на водний баланс. Окрім меншого випаровування й нижчих температур, також важливу роль відіграє дощова вода, яку збирають за допомогою фотоелектричних модулів.

Якщо впровадити подібний досвід в Україні, то буде отримано ще один, вкрай ефективний інструмент інтенсифікації сільськогосподарського виробництва. Клімат на нашій території не набагато екстремальніший, ніж клімат Європи, тому в майбутньому можна здобути не менш суттєвий ефект практично на всій території України. Ефекти від нормалізації вологості та розподілу енергії можуть бути більш значними, з огляду на велику температурну різницю в центральних та південних областях країни.

Ці технології не є пріоритетними в Україні, але потенціал їхнього використання досить привабливий. Можна розраховувати на швидку реалізацію перших проектів такого штибу в Україні.

Проект APV-RESOLA фінансувало Федеральне міністерство освіти й наукових досліджень Німеччини та FONA. Партнерами проекту стали: Fraunhofer ISE, BayWa r.e. Solar Projects GmbH, Elektrizitätswerke Schönau, кооператив Demeter Farm Heggelbach, Технологічний інститут Карлсруе, Регіональна асоціація Бодензеє-Верхня Швабія й Гоенгаймський Університет.

Меню

Каталог товарів

За категоріями За Вендорами