Тие негуваат и даваат енергија

Земјоделството има големи отворени, сончеви области. Зошто да не се комбинира производството на храна со производството на енергија (1)? Покрај тоа, електричната енергија генерирана од соларни панели може да се користи на лице место, на пример, за напојување на пумпи за наводнување, а вишокот може да се продаде на мрежата, зголемувајќи го приходот на сопственикот.

Вреди да се знае дека многу растенија не сакаат силна директна сончева светлина. Панелите поставени над нив нема да пречат, па дури и да ја оптимизираат жетвата. Генерално, тие можат да се приспособат и да го менуваат нивото на дојдовна светлина според исклучително прецизно програмирани обрасци. Можете исто така да го замислите како модерни оранжерии кои ги користат наместо конвенционалните стаклени панели. соларни панели.

Пред една година, Scientific Reports објави студија спроведена на Државниот универзитет во Орегон, која покажа дека покривањето на само еден процент од обработливото земјиште во светот со такви инсталации треба да биде доволно за да се обезбеди електрична енергија за целото човештво.

Наместо да се натпреварувате за простор, поделете го теренот

Во 1981 година, Адолф Гецбергер и Армин Застроу беа првите кои го предложија концептот за двојна употреба на обработливо земјиште за производство. сончева енергија и одгледување на култури за подобрување на севкупната земјоделска продуктивност. Ова беше нивниот придонес во тогашната тековна дебата за конкуренција за обработливо земјиште помеѓу производството на сончева енергија и обработливите култури.

Врз основа на претпоставката дека постои такво нешто како точка на заситеност на светлината, а зголемувањето на бројот на фотони не води до подобрување, јапонскиот истражувач Акира Нагашима предложи практична комбинација на фотоволтаични системи и земјоделство со цел да се користи вишокот светлина. Тој ги разви првите прототипови во 2004 година.

До 2017 година, повеќе од илјада фотоволтаични системи беа инсталирани на јапонско обработливо земјиште, коегзистирајќи со традиционалното земјоделство. За да добијат дозвола за работа со соларни панели на земјоделски култури, фармерите во Јапонија мора да исполнат минимално барање за одржување од 80 проценти според локалните регулативи. нормално земјоделско производство.

Во 2017 година во Јапонија беше пуштена во употреба електрана од 35 MW, инсталирана на 54 хектари земјоделски култури. Стапката на засенчување на оваа електрана е 50 проценти, што е повеќе од 30 проценти. засенчување кое најчесто се користи во јапонските агроелектрани. Земјоделците меѓу другото одгледуваат женшен, ашитаба и коријандер. Наскоро на островот Укуџима треба да биде изградена соларна централа од 480 MW, вклучително и агроцентрали.

Терминот „агроволтаици“ се појави во една од публикациите во 2011 година. Во Азија понекогаш се користи и терминот „соларно споделување“. По примерот на Јапонија, слични проекти преземаат многу земји на овој континент, меѓу кои секако и Кина и Индија. Во вториот случај, агроенергијата се гледа како одлична можност за зголемување на приходите на сиромашните рурални средини. Во Малезија беа направени обиди да се постават соларни панели на плантажите за чај, а во Виетнам на фарми за ракчиња.

Се разбира, овој концепт стигна до Европа. Најраниот и најголемиот степен е во Франција. Од почетокот на 2007 година овде се градат фотоволтаични оранжерии. Пример за француска технологија е проектот Agrinergie, развиен од Akuo Energy од XNUMX.

Од 2009 година, француските компании INRA, IRSTEA и Sun'R работат на програма дизајнирана за полињата наречена Sun'Agri. Првиот прототип беше инсталиран на површина од 0,1 хектари во Монпеље. Дополнителни прототип-инсталации со мобилни панели со една оска беа изградени во 2014 и 2017 година. Првата агроволтаична централа на Sun'R на отворено беше изградена во пролетта 2018 година во Тресер во Источните Пиринеи. Електраната е со моќност од 2,2 MW од панели лоцирани на 4,5 хектари лозови насади (2). И ова не се единствените француски проекти од ваков тип.

2. Одгледување винова лоза со помош на соларни панели

Вишокот светлина од фотосинтезата

Во Соединетите Американски Држави, ваквите проекти се управувани од SolAgra (3) во соработка со Одделот за агрономија на Универзитетот во Калифорнија, Дејвис. Првата електрана со површина од 0,4 хектари е во развој. Како стопански објект се користи површина од 2,8 хектари. Се проучуваат повеќе видови култури: луцерка, сорго, зелена салата, спанаќ, цвекло, морков, ротквици, компири, рукола, нане, репа, зелка, магдонос, коријандер, грав, грашок, шелот, сенф. Агроелектрични експерименти се вршат и на голем број американски универзитети.

3. Фотоволтаични инсталации во близина на култури SolAgra

Според студијата финансирана од Националната научна фондација предводена од инженери, истражувачи по растителна биологија и физика на Државниот универзитет во Северна Каролина, многу оранжерии можат да станат енергетски неутрални со користење на транспарентни соларни панели за генерирање енергија (4). Зборуваме за енергетска употреба на светлосни бранови должини што растенијата не ги користат за фотосинтеза. Резултатите од студијата беа објавени во февруари оваа година во списанието Joule.

4. Агроелектрична стаклена градина

„Растенијата користат само некои од нив за фотосинтеза бранови должини на светлината. Идејата е да се создадат оранжерии кои генерираат енергија од оваа неискористена светлина, притоа дозволувајќи поголем дел од фотосинтетичката светлина да помине низ него“, објаснува Брендан О'Конор, еден од авторите на студијата. „Можеме да го постигнеме ова со органски соларни ќелии бидејќи тие ни овозможуваат фино да го прилагодиме спектарот на светлина што се апсорбира од соларната ќелија. Сепак, до сега не беше јасно колку енергија може да произведе една стаклена градина ако ги користи овие проѕирни, селективни, органски соларни ќелии“.

За да одговорат на ова прашање, истражувачите користеле пресметковен модел. „Поголемиот дел од енергијата што се користи во оранжериите е поврзана со греење и ладење, така што нашиот модел се фокусираше на пресметување на енергетското оптоварување потребно за одржување на оптималниот температурен опсег за одгледување домати“, вели О’Конор. „Моделот, исто така, ја пресмета количината на енергија што ќе ја произведе стаклена градина доколку на нејзиниот покрив се постават соларни панели“.

За растенија кои сакаат сенка

Во моментов, се изучуваат три главни типа на агроволтаици: соларни панели во просторот помеѓу културите, рамни соларни панели над културите и Сончевиот систем на стаклена градина. Главниот параметар што се зема предвид за агроволтаичните системи е аголот на наклон на соларните панели. Други варијабли кои се земаат предвид при инсталирање на агроволтаичен систем се видот на културата, висината на панелите, сончевото зрачење во областа и климата во областа.

Вен Лиу од Универзитетот за наука и технологија Хефеи во Кина предложи нова идеја за агриволтаици во 2015 година - користење на заоблени стаклени панели обложени со полимерна фолија за селективно пренесување на брановите должини на сончевата светлина потребни за фотосинтеза на растенијата (сина и црвена светлина). . Сите други бранови должини се рефлектираат и се концентрираат во концентрацијата соларни панели за производство на енергија.

Моделирањето и истражувањата во областа на агроволтаиците покажуваат дека производството на електрична енергија од земјоделските култури не ја намалува земјоделската продуктивност. Се разбира, ова најдобро функционира за растенија кои се толерантни во сенка или дури претпочитаат помалку сончева светлина.

Во една неодамнешна студија во Аризона, научниците ги споредија растенијата одгледувани под соларни панели со растенија одгледувани на директна сончева светлина. Тие особено забележаа дека вкупното производство на пиперки чилтепин е три пати поголемо на парцелите под соларни панели, а приносите од чери домати се удвоени под панелите. Некои растенија во агроволтаичните системи бараа многу помалку вода, делумно поради тоа што засенчената почва задржува повеќе влага.

Истражувачки проект во јужен Дирфилд, Масачусетс, понуди слично ветување. Тестовите покажаа дека одгледувањето брокула и сличен зеленчук произведува 60 проценти повеќе тежина на растението отколку растенијата на полно сонце.

Значи, можеби полето за развој на големи соларни фарми не е Сахара и другите пустини, како што често се предвидува, туку полиња познати досега само како полиња со храна?