Логотип Рентехно
Решения возобновляемой энергетики - Превышая ваши ожидания
enuaru

Агривольтаика – синергия Земли и Солнца

Главная » Блог » Агривольтаика – синергия Земли и Солнца

От города к селу…

По мере развития фотоэлектрических технологий и по мере роста мощности PV установок, которые можно использовать в технологических целях, солнечные технологии движутся… от крупных городов через пригороды к сельской местности. Это показано на диаграмме IFC (Международная финансовая корпорация, структура из Группы Всемирного банка), см. рис. 1.

 

Рис. 1. Изменение технологических возможностей при распространении PV-сетей в сельской местности. Источник: IFC, 2017.

 

И после решения «базовых вопросов» (освещение, связь, электроснабжение жилья) первая задача, которую решают на селе с помощью локальных «мини-грид» PV-cетей – ирригация. Главный же вектор – ведение интенсивного землепользования.

 

Полив, затенение и управление вегетацией

Концепция агривольтаики намного глубже, содержательнее и перспективнее, чем просто размещение рядом солнечных электростанций и сельскохозяйственных участков.

Схема устройств для полива с помощью PV-модулей (см. рис. 2) проста и понятна. Можно обеспечить капельный и дозированный полив, закачку воды в резервуары для водоснабжения. Можно аккумулировать суточную перегенерацию в виде запасов воды под давлением. И одновременно можно управлять уровнем солнечной радиации, которая поступает к растениям, сочетая с активным контролем и коррекцией содержания питательных веществ и влаги в почве… Кстати, только за счет создания оптимального затенения урожайность многих овощных культур увеличивается на 30-70% – вывод авторитетных исследований.

 

 

Рис. 2. Установки для локального полива и дневного аккумулирования воды PV-агрегатами.

 

Парадокс агривольтаики

Противники использования ВИЭ заявляют, что солнечные станции просто занимают землю, на которой можно выращивать с/х продукцию, и поэтому если их и можно устанавливать, то лишь на бросовых землях, непригодных для производства агропродукции.

Многолетние наблюдения за пилотными агривольтаическими фермами показали, что это утверждение, мягко говоря, неправдиво. Это иллюстрирует рис. 3, на котором продемонстрирован парадокс агривольтаики – увеличение товарного производства, как в виде с/х продукции, так и в виде чистой возобновляемой энергии, которую можно использовать в том числе и для того же сельского хозяйства. Если разместить солнечные модули на опорах так высоко, что под ними можно пускать обычную с/х технику, то общая эффективность землепользования станет примерно в 1,6 раза выше даже без специальных преимуществ от использования электричества для интенсификации с/х процессов.

 

 

Рис. 3. Рост эффективности землепользования на агривольтаических фермах.

 

На рис. 4. представлено фото сбора пшеницы комбайнами на агривольтаической ферме Монтичелли д'Онгина в провинции Пьяченца, Италия, где давно и подробно проводятся исследования эффективности агривольтаики. Некоторое затенение от PV-панелей способствовало повышению урожайности пшеницы, что примерно в 1,5 раза подняло рыночную стоимость этой земли.

 

 

Рис. 4. Сбор урожая твердой пшеницы на агривольтаической ферме Монтичелли д'Онгина, провинция Пьяченца, Италия.

 

Французские ученые из аграрного института «INRA» провели недалеко от Монпелье (юг Франции) сравнительные исследования о влиянии на урожайность солнечных PV панелей, размещенных с разной плотностью на высоте около 4 метра. Сравнивалась урожайность с контрольным участком совсем без панелей. Ученые пытались найти научно обоснованное соотношение между затенением, эффективностью PV-генерации и урожаем. После трех лет сравнительных испытаний ответ был: «Да, оптимальное равновесие и сочетание максимума солнечной электрогенерации с максимальной урожайностью возможно». И более того – овощные и ягодные культуры при 50%-м затенении оказались более урожайны, чем под полной солнечной экспозицией. Кроме того – почвенное испарение воды стало на 14–29% меньше, чем под открытым солнцем! Это немаловажный фактор при росте дефицита чистой пресной воды в условиях мирового потепления.

 

 

Рис. 5. Вспашка земли на агривольтаической ферме мощностью 2,15 МВт в Вирджилио близ Мантуа, Италия.

 

Однако агривольтаика существенно меняет и местный «энергетический» ландшафт. Например, каждая из агривольтических ферм: 2,15 МВт в Вирджилио близ Мантуа, 1,3 МВт в Кастельветро Пьячентино и 3,2 МВт в Монтичелли д'Онгина (обе - в провинции Пьяченца), кроме собственных нужд удовлетворяют в среднем по 30% местных потребностей в энергии.

К подобным результатам пришли исследователи в Индии, США, Китае и т. д. – агривольтаика в целом увеличивает прибыльность использования земли по прямому с/х назначению. Кстати, одним из ключевых пунктов Программы преодоления последствий ядерной аварии в провинции Фукусима, Япония, и восстановления экономики региона стала… агривольтаика.

 

Агривольтаика vs биотопливо

С точки зрения энергетики, в то время как коммерческие солнечные панели сейчас повсеместно работают с эффективностью >15%, эффективность процесса фотосинтеза в самих растениях не превышает 3% (без прочих дальнейших потерь преобразования биомассы в биотопливо). Поэтому теперь, с развитием PV- и EV-технологий, возникает масса вопросов – от этических, социальных, экономических до геополитических – а насколько правильно выращивать биомассу для переработки ее в биотопливо в условиях растущего мирового дефицита продовольствия? В биотопливо, часть которого будет просто заменять ископаемые углеводороды и использоваться, в итоге, для заправки сельскохозяйственной техники… для выращивания биомассы для биодизеля же??? А ведь выращивание с/х культур для переработки в топливо для транспорта стало для аграриев огромной статьей экспортного дохода и в нашей стране (вспомните, сколько тысяч тонн семян рапса ежегодно выращивается для экспорта в ЕС и как это сказывается на плодородии земли?).

Биоэнерготехнологии должны перерабатывать неиспользуемые отходы с/х производства, а энергии, вырабатываемой агривольтаикой, с избытком хватит на все процессы агропроизводства, включая технику и транспорт, которые должны стать электрическими. В нашей стране, кстати, уже разработан электротрактор «Эдисон» на базе ХТЗ-3512, см. рис. 6, – хоть сейчас подключай к PV-массиву и подзаряжайся!

 

 

Рис. 6. Электротрактор «Эдисон» (ХТЗ) на базе серийного трактора ХТЗ-3512 с дизелем.

 

Электрификация всех процессов, связанных с производством с/х продукции благодаря технологии агривольтаики, поможет решить и проблему с локальным обеспечением питьевой водой в засушливых районах, с загрязненными или подсоленными грунтовыми водами. Так, например, поступают в Индии, см. рис 7.

 

 

Рис. 7. «Водяной пост» – общественный локальный PV-очиститель воды для питья, Индия.

 

Возникает логичный вопрос – развитие технологии агривольтаики, то есть всего комплекса средств распределенной PV-генерации, объединенной в мини-грид системы, со всеми средствами аккумулирования избытка энергии днем и ночью (от станций зарядки с/х техники до систем ирригации и водоснабжения вплоть до систем разного уровня по опреснению и очистке воды) – это ли не наилучшая схема оптимизации работы VRE для нашей страны? Которая к тому же поднимет производительность собственно товарного с/х производства и решит проблемы энергоснабжения новых агро-объектов с интенсивным земледелием и роботизированным животноводством и способна покрыть растущие энергопотребности для развития экономики местных объединенных громад, включая развитие жилой и общественной инфраструктуры?

 

«Але є одне але…»

И это «але» – снова о разрешениях. Объекты энергетики нельзя располагать на землях с/х назначения и на них нельзя будет получить «зеленый тариф». И вообще нет речи о том, чтобы поля стали одновременно и источником генерации, и товарного производства, где солнечная генерация – интегрированная составляющая для интенсификации агротехнологий. Нельзя вот так вот просто взять и безнаказанно пробурить местные скважины для полива с питанием от PV-массива. Нельзя использовать добытую на месте PV-энергию для энергообеспечения с/х процессов – от вспашки, посева, подкормки до прополки вплоть до уборки и транспортировки. Нельзя использовать энергию от солнечных модулей для питания тысяч локальных датчиков, следящих за состоянием почвы и вегетацией при капельном поливе. Нельзя, чтобы в период покоя земля продолжала генерировать прибыль…

Законопроект № 2529а «О внесении изменений в некоторые законодательные акты Украины относительно упрощения процедуры землеотвода для строительства объектов по производству тепловой и/или электрической энергии с использованием возобновляемых источников энергии и/или биологических видов топлива», внесенный в порядок дня ВРУ 03.10.2017 – слабая и пока безуспешная попытка изменить ситуацию.

Почему слабая? Потому что проектом закона предлагается разрешить размещать ВИЭ-установки на земельных участках всех категорий без изменения их целевого назначения (сейчас это делается на «землях энергетики»). Кроме того, предлагалось разрешить строительство таких объектов на участках, для которых не утверждены планы зонирования или детальные планы территорий. Задумывалось, что упрощение процедуры выделения земли поспособствует инвестированию в объекты ВИЭ, в том числе самими аграриями. Однако облегчение землеотвода не решает вопрос о назначении «зеленого тарифа». А ведь именно возможность выгодно сбывать излишки генерации и выравнивать спрос/потребление энергии, имея стимул для поглощения ночного избытка в общественной сети, ускорила бы переход от изолированной местечковости агривольтаики до включения агривольтаических мини-сетей мощностью 5–100 кВт в планы по развитию энергоинфраструктуры страны всерьез и надолго. Почему безуспешная? Потому что закон не преодолел все барьеры ВРУ.

Еще один парадокс агривольтаики в том, что больше всего противится разрешению размещать на PV-объекты земле сельхозназначения земельное лобби самих аграриев. Тех самых, которые отнюдь не против выращивания вместо продовольствия технических масличных культур для перегонки в биодизель. 

Агривольтаика – реальный способ повышения эффективности с/х производства в условиях усиления дефицита продовольствия у населения планеты, численность которого к 2050 году превысит 9 млрд. человек. Агривольтаика – способ ускорения развития ВИЭ-генерации взамен энергетики сжигания углеводородов, ископаемых или биосинтезированных. Агривольтаика – это синергия Земли и Солнца, которая приведет к новому уровню агропроизводства и новым возможностям устойчивой энергетики в Украине.


Печать
Строительство промышленных солнечных электростанций
Оборудование для солнечных электростанций
Инвестиции в сфере возобновляемых источников энергии

Остались вопросы по назначению наших услуг?
Оставьте нам заявку. Наши специалисты проконсультируют Вас

Тема вашего запроса
Заказать звонок

^