Сочетание сельского хозяйства и выработки солнечной энергии на одном участке земли - молодое, но многообещающее направление.
Агровольтаика: двойное использование земель
Агровольтаика – перспективное направление сельского хозяйства, особенно востребованое в густонаселенных странах, где с развитием солнечной энергетики возник конфликт с сельским хозяйством за территорию. Исследования и практический опыт говорят о том, что такие совместные проекты при правильном подходе могут иметь двойную выгоду: получать экологически чистую энергию и увеличивать урожайность сельскохозяйственных культур.
Поля под “солнечной” крышей
Ученые Аризонского Университета для своих изысканий выбрали Юго-Запад США, где солнечно и сухо. В таком климате не выживали многие тенелюбивые культуры. На опытном полигоне под солнечными панелями, установленными на высоте 3 м, выращивают томаты, перец, халапеньо и латук. Урожайность этих культур на экспериментальных установках оказалась такой же или выше, чем при традиционном способе выращивания.
В китайском районе Нинся под солнечной электростанцией мощностью 640 МВт с 2014 года выращивают ягоды годжи. Панели располагаются в 2,9 метрах над землей. Это позволяет комфортно работать земледельцам и проводить техническое обслуживание станции. По наблюдениям специалистов, солнечная электростанция снижает испарение влаги на 30-40%, что важно для засушливых районов.
В Европе также постепенно внедряется эта технология земледелия. В Италии с солнечными электростанциями совмещают лимонные плантации и оливковые рощи, в Нидерландах выращивают малину. В Германии на берегу Боденского озера солнечные панели общей мощностью 194 кВт установили над существующим полем на высоте 5,5 метров и выращивать овощи под ними не перестали. Расстояние между опорами и высота конструкции позволяют обрабатывать землю комбайнами.
Ученые подсчитали, что если на 1% сельхозугодий планеты разместить солнечные электростанции, сгенерированной энергии хватит, чтобы покрыть мировой спрос на сегодняшний день. Агровольтаика позволит получить необходимый “урожай” электричества, не выводя земли из сельхозоборота, что очень ценно.
Теплицы
"Когда я вижу любую поверхность, мне она кажется источником новых возможностей", — говорит дизайнер солнечных технологий из нидерландов Марьян ван Обель, автор теплицы будущего Power Plant. Разработка была представлена на Неделе дизайна в 2018 году. Конструкция состоит из прозрачных солнечных панелей, который не только поддерживают микроклимат внутри, но и генерируют энергию для работы интегрированной гидропонной системы и специально окрашенных светодиодов.
Другие не стали ждать, пока такие теплицы станут доступны массам и уже используют фотовольтаику в своих парниковых комплексах. Так, голландское хозяйство «De Hoog Orchideeën», которое выращивает орхидеи, покрыло одну из сторон теплицы солнечными панелями. На стене высотой 5,5 м и длиной 170 м расположено 504 панели. Все вместе они способны производить до 110 МВт*ч электроэнергии в год даже при низком стоянии солнца над линией горизонта. Расчетная окупаемость проекта составляет 8,5 лет.
Гораздо больше возможностей для энергообеспечения тепличных хозяйств откроет использование полупрозрачных и прозрачных солнечных батарей. Такие фотоэлектрические панели пропускают свет, который необходим растениям для фотосинтеза (длина волны 400-700 нм), а остальной световой поток задерживается и преобразуется в электроэнергию. При этом прозрачные панели являются эффективными теплоизоляторами, так как отражают инфракрасное излучение: с ними помещение меньше нагревается от солнца, а в холодное время года лучше сохраняет тепло. В южных районах такие теплицы могут быть полностью энергетически автономными, в северных - обеспечить до половины общих затрат электроэнергии.
Животноводство
Фермерские хозяйства
В европейских странах солнечными панелями оборудованы большинство доступных крыш, в том числе и фермы. Расположенная на крыше солнечная станция может полностью обеспечить электроэнергией помещение для содержания животных, в том числе и доильные аппараты для коров.
С 2013 года функционирует такая ферма КРС и в Беларуси, в Логойском районе. На момент строительства она была первой на территории СНГ. 280 солнечных батарей общей мощностью 70 кВт полностью обеспечивают электроэнергией 2 коровника в весенне-летнее время, и дают половину необходимого количества энергии зимой.
Еще несколько примеров из соседних стран. Предприятие по разведению угря BM Trade в Эстонии обеспечило себе полную энергетическую независимость, установив на крыше солнечную станцию 230 кВт.
Владелец норковой фермы «Пелском» на Киевщине совместил благополучие животных с экологически чистой энергией. Солнечные батареи на крышах фермы мощностью 15,2 МВт не только обеспечивают “зеленой” энергией потребителей Киевской области, но и дают дополнительную защиту норкам от высоких температур в летний период времени. (Прим. “Пелском” - крупнейшая в мире норковая ферма, работающая по Европейским стандартам WelFur, вся продукция которой реализуется на аукционе в Дании).
Летний выпас
Независимо от того, какими являются условия содержания и питания на фермах, очень важно, чтобы животные имели возможность выпаса - пребывания на свободе. Это положительно сказывается на здоровье и продуктивности животных. Для охраны стада на выпасе часто применяется так называемый электронный пастух. Это несложное приспособление не потребляет много энергии, однако часто его работа обеспечивается отдельным дизель-генератором. Гораздо экологичнее использовать для этих целей солнечную энергию.
А на Алтае выпас овец решили проводить непосредственно на территории Усть-Канской солнечной электростанции. Естественного корма там даже больше, поскольку трава не вытаптывается и тень от солнечных модулей позволяет удерживать влагу в почве. Животные находятся на закрытой территории, а значит не требуют постоянного присмотра. И проблема многократного покоса травы на территории электростанции решается естественным путем. В случае успеха проекта, организовать выпас планируют и на других СЭС.
Солнечные пасеки
Настоящий мед можно собрать только “кочевым” способом, говорят потомственные пчеловоды. Вот и приходится им с пасекой колесить по полям. Современному пасечнику необходимы для работы электрические ножи, медогонка, сушилка для пыльцы. Кроме этого, пчеловоду для комфортного пребывания на пасеке также требуется освещение, возможность подзарядить телефон и ноутбук, иногда телевизор или холодильник, электроинструменты. Все это остро ставит вопрос об автономной электрификации. Кто-то решает вопрос традиционно, с помощью дизель-генератора. Но работа пчелы требует тишины, а качественный мед - чистого воздуха. Поэтому все более востребованными становятся портативные солнечные электростанции для пасек. Сведущий человек может собрать такую самостоятельно, но лучше прибегнуть за помощью к специалистам или купить готовый набор.
В США нашли еще один способ совместить солнечную энергетику и сельское хозяйство - “солнечные пасеки”. Идея стала распространяться из штата Миннесота, где в 2016 году началось движение Solar Honey. Владельцы солнечных электростанций и фермеры в кооперации с пчеловодами сеют вокруг своих объектов медоносные растения и обустраивают пасеки. При этом в выигрыше оказываются обе стороны.
В штате Орегон эту идею реализовали так: 48 ульев расположили по краю площадки солнечной электростанции. А опыляют пчелы деревья в близлежащих садах.
Подобный проект почти 10 лет назад был реализован и в России на острове Валаам на территории Спасо-Преображенского монастыря. Фотоэлектрическая система пиковой мощностью 60 кВт обеспечивает до половины энергопотребностей тепличного хозяйства и пасеки.
В 21 веке перед человечеством остро встали проблемы нехватки ресурсов, продуктов питания и питьевой воды, загрязнения земель и вод планеты. В это время мы должны переосмыслить будущее сельского хозяйства. Солнечные технологии должны стать не конкурентами за сельхозугодья, а соратниками в деле спасения планеты.
