Солнечная энергия и сельское хозяйство: двойное использование земли в Финляндии

Фермеры могут извлечь экономическую выгоду из производства солнечной энергии, даже если лишь небольшая часть их полей отведена под солнечные панели. Однако традиционный метод, при котором большая площадь покрывается панелями, ориентированными на юг, делает одновременное использование поля для сельского хозяйства невозможным. Альтернативой является вертикальная установка панелей, позволяющая выращивать культуры на том же поле, но такое решение пока редко встречается в Финляндии.

Совместное исследование Университета Турку и Университета прикладных наук Турку показало, что в Финляндии возможно сочетание производства солнечной энергии и земледелия таким образом, чтобы это было экономически выгодно для фермеров. Хотя эта тема ранее изучалась в других странах, данное исследование стало первым изучением крупномасштабных агровольтаических систем в странах Северной Европы.

Результаты исследования, опубликованного в журнале Applied Energy, однозначны: одно и то же поле можно одновременно использовать для производства солнечной энергии и для выращивания сельскохозяйственных культур с помощью вертикально установленных двусторонних солнечных панелей. Фермеры могут получить экономическую выгоду от солнечной энергии даже при вертикальной установке, если под солнечные панели отведена лишь небольшая часть поля.

«При использовании вертикальных панелей, даже если покрыто всего 10% земли, можно получить примерно треть энергии, которую произвело бы поле, полностью покрытое панелями, ориентированными на юг. Преимущество такого типа установки заключается в том, что она занимает небольшую площадь пахотных земель, а земля между рядами панелей может продолжать обрабатываться как обычно», — говорит Магда Шарэк, докторант Университета Турку и ведущий автор исследования.

Исследователи изучили, какое расстояние необходимо оставлять между рядами вертикальных панелей, чтобы они не затеняли посевы и друг друга. Рекомендуется оставлять не менее 8–10 метров между рядами панелей, хотя это зависит от типа используемых панелей.

Согласно предыдущим исследованиям той же группы, вертикальные двусторонние солнечные панели особенно эффективно работают в северных условиях, если их поверхности ориентированы на восток и запад. На севере летом солнце долгое время находится низко над горизонтом, и вертикальная поверхность панелей особенно эффективно использует солнечный свет утренних и вечерних часов.

Восточно-западная ориентация также весьма полезна, поскольку производство солнечной энергии утром и вечером лучше соответствует моделям потребления электроэнергии. Электричество, производимое панелями, ориентированными на восток и запад, имеет более высокую экономическую ценность, так как в эти периоды потребление и цены на электроэнергию выше, и в энергосистеме меньше солнечной энергии по сравнению с дневным временем.

При таком расстоянии смоделированная установка на поле площадью 1,6 гектара произвела 548 МВт*ч солнечной энергии в год. Это примерно соответствует потребностям 45 отдельно стоящих домов. Предыдущие исследования исследовательской группы показывают, что чем больше вы можете использовать произведенную вами солнечную энергию, тем больше финансовая выгода. Следовательно, большая часть энергии, произведенной на поле, будет иметь наибольшую ценность, если фермер будет использовать ее в собственных сельскохозяйственных процессах.

Исследование также выявило, что выращиваемые культуры могут влиять на объем производства солнечной энергии. Это связано с тем, что, помимо прямого солнечного света, на производство солнечной энергии влияет отражение света от окружающей местности на поверхность панелей.

Согласно результатам, ячмень и луговая трава могут незначительно увеличить производство солнечной энергии, но влияние на общий годовой объем производства умеренное. Расстояние между рядами остается наиболее важным фактором, влияющим на производство солнечной энергии.

«Хорошо помнить, что солнечная энергия может работать и на стороне животноводства. На самом деле, животные обычно любят тень, которую создают панели», — говорит Шарэк.

Проблема вертикально установленных двусторонних солнечных панелей заключается в том, что они более чувствительны к затенению. Это означает, что между панелями необходимо оставлять достаточно большое пространство, что делает их интеграцию в городскую среду более сложной, по крайней мере, в больших масштабах. На открытом поле, напротив, есть не только много места, но и, как правило, меньше затенения, чем в городах.

«Именно поэтому вертикальные двусторонние панели имеют большой потенциал именно в контексте сельского хозяйства. Однако для успешного сочетания солнечной энергии и земледелия необходимо, чтобы это решение было признано в рамках сельскохозяйственных субсидий и природоохранного законодательства. Например, в настоящее время неясно, какая часть сельскохозяйственных угодий может использоваться для производства солнечной энергии без влияния на сельскохозяйственные субсидии. Для успешного внедрения этого в Финляндии требуется четкое законодательство», — заключает Шарэк.