Хотя кризисы продовольственной безопасности и изменения климата вызывают переполох в мире, появилась новая инновация, которая может решить проблемы в сельском хозяйстве. Агривольтаика-это термин, обозначающий метод, который позволяет производить солнечную энергию и выращивать растения на том же поле-является одним из наиболее эффективных средств решения проблемы землепользования в связи с сельским хозяйством и возобновляемыми источниками энергии. Люди не только доказывают свою точку зрения с помощью теории, но и используют ее на практике. Есть несколько реальных проектов из разных уголков мира, направленных на использование агривольтаических технологий.
Наука, лежащая в основе синергии
По своей сути агривольтаика бросает вызов давнему-предположению, что солнечные фермы и сельскохозяйственные угодья являются взаимоисключающими понятиями. Поднимая панели, располагая ряды для размещения оборудования или устанавливая вертикальные двусторонние массивы, эти системы позволяют сельскохозяйственным культурам расти под или между панелями, одновременно генерируя чистую электроэнергию наверху. Выгоды выходят далеко за рамки эффективности использования земель.
В журнале Renewable and Sustainable Energy Reviews обширная оценка показала, что многочисленные исследования доказали, что соотношение эквивалентной площади (REA) превышает 1,2, что указывает на эффективность агроэлектрических систем по сравнению с другими системами одноразового использования, производящими до 20 % больше сельскохозяйственной продукции. В некоторых случаях REA достигал 4,40, что позволяло четырех-кратно увеличить урожайность данного участка земли.
Результаты микроклиматического воздействия также заслуживают внимания. Солнечные панели дают тень, что приводит к снижению температуры кроны и почвы, а также к снижению испарения, и в результате в почве остается больше влаги. Это стало особенно полезным для сельского хозяйства в засушливых регионах, поскольку экономия водных ресурсов в условиях засушливого климата в настоящее время становится очень важной. Кроме того, существует множество культур, особенно листовые овощи, ягоды и кормовые растения, которые могут хорошо расти в тени солнечных батарей с прибавкой урожайности более 10%.
Глобальные истории успеха
Возможно, ни один проект не иллюстрирует лучше перспективы агривольтаики, чем недавнее датское исследование Орхусского университета. На испытательном полигоне в Фулуме исследователи установили два типа двусторонних солнечных панелей: одну традиционную наклонную систему,-ориентированную на юг, и одну вертикальную конфигурацию, обращенную на восток-запад-. Результаты были поразительными. Смесь пшеницы и травы-клевера росла между вертикальными панелями так же хорошо, как и в открытом поле. «Даже при небольшом затенении урожайность с квадратного метра почти одинакова. Посевы, похоже, не возражают против присутствия солнечных батарей, и им нравится защита от ветра, которую они обеспечивают», — объяснил профессор Уффе Йоргенсен с кафедры агроэкологии.
Вертикальная конфигурация также оказалась более-экономичной. Исследователи подсчитали, что если бы они производили такое же количество электроэнергии и продуктов питания, используя отдельную землю, им потребовалось бы на 18–26 процентов больше площади. А поскольку панели занимают лишь около 10 процентов поля, стандартное сельскохозяйственное оборудование может работать без перебоев.
В Германии демонстрационная агровольтаическая установка RWE мощностью 3,2 мегаватта в Бедбурге тестирует три различных технических решения на семи гектарах. 6100 солнечных модулей объекта генерируют достаточно электроэнергии для обеспечения 1044 домов, а местные фермеры собирают пшеницу, ячмень и малину с тех же полей. Первоначальные результаты обнадеживают: урожаи были хорошего качества и сопоставимы по урожайности с традиционными методами выращивания.
Китай взял на себя ведущую роль в развертывании агровольтаики в глобальном масштабе. За последние десять лет в стране реализовано в общей сложности 513 общеизвестных агроэлектрических проектов общей мощностью 31 гигаватт. Агриэлектрическая электростанция Сяочжайба площадью 177 гектаров в провинции Гуйчжоу выработала 1,82 миллиарда кВтч электроэнергии с момента ее подключения к сети в январе 2023 года, причем только в 2025 году было произведено более 701 миллиона кВтч. Фермеры в районе электростанции успешно посадили под солнечными батареями спаржу кочинчинскую, лекарственное растение, произрастающее в затененных местах. В рамках проекта было арендовано более 600 му земли и созданы рабочие места для более чем 120 жителей села. Агровольтаический проект продемонстрировал модель, которая может генерировать более 20 000 юаней, что составляет примерно 2738 долларов США за му в год. По оценкам исследователей, теоретическая мощность агривольтаики в этой стране составляет более 60 тысяч гигаватт при использовании земли по принципу двойного землепользования.
Экономика: новый источник дохода для испытывающих трудности ферм
Фермеры, сталкивающиеся с непредсказуемыми ценами на свою продукцию, могут получить значительную финансовую выгоду благодаря агривольтаике. Исследователи из Корнеллского университета показывают, что если убрать ряд виноградников Конкорда и вместо них установить двусторонние солнечные панели, фермер получит выгоду, которая может принести ему до 400 долларов за акр в год. "Таким образом, фермер может заработать около 80 тысяч долларов", - комментируется исследование. Фермер Мэтт Риггс из Иллинойса предсказывает, что агровольтаика может принести ему около 1000 долларов за акр земли, используемой для агривольтаики, и заработать в 10 раз больше, чем раньше.
Исследование молочной фермы, опубликованное в журналеЖурнал зоотехникиобнаружили, что интеграция солнечных фотоэлектрических систем в пастбища может повысить эффективность использования земель до 75 процентов, одновременно помогая производителям стать менее зависимыми от ископаемого топлива и снизить производственные затраты. В Италии исследование картофеля показало, что, несмотря на 15-процентное снижение урожайности сельскохозяйственных культур в тени, агроэлектрические системы достигли коэффициента эквивалента земли 1,58 и внутренней нормы прибыли 13 процентов, сокращая разрыв с наземными фотоэлектрическими системами-.
Вызовы и путь вперед
Однако агривольтаика не лишена препятствий. Критики отмечают, что установка таких систем обычно на 20–90 процентов дороже, чем установка обычных фотоэлектрических систем. Выбор культур по-прежнему имеет решающее значение-в то время как листовые овощи и сады хорошо растут в тени, а зерновые, корнеплоды и бобовые демонстрируют большую чувствительность к недостаточному освещению. Фермеры также выражают обеспокоенность по поводу потенциальной потери агрономической продуктивности, необходимости долгосрочной-уверенности и сложности работы с солнечной инфраструктурой.
Однако политика наверстывает упущенное. Только в Соединенных Штатах в 2025 году в девяти штатах было рассмотрено не менее 12 законопроектов об агровольтаике. Совет по коммунальным предприятиям штата Нью-Джерси недавно наградил 16 проектов общей мощностью 52,06 мегаватт в рамках своей первой-пилотной агровольтаической программы двойного использования. Нью-Йорк предложил налоговую льготу на агровольтаическое производство, чтобы стимулировать фермеров интегрировать солнечную энергию в сельскохозяйственное производство.
Модель будущего
Поскольку земли становится мало, а конкуренция за производство продуктов питания и энергии достигает своего пика, агровольтаика, похоже, является решением проблемы. Опыт Дании, Германии и Китая показывает, что мы можем производить и продовольствие, и энергию на одной и той же земле. Правильный дизайн, адекватная государственная поддержка и текущие исследования позволят нам поддерживать фермы и обеспечивать достойную жизнь в сельской местности, одновременно производя необходимую нам энергию из той же территории.
