Агровольтаика: как подружить урожай и солнечную энергию

Агровольтаические системы, объединяющие солнечную энергетику и сельское хозяйство, становятся перспективным решением для растущего спроса на возобновляемую энергию и производство продуктов питания. Они не только устраняют конфликт за землю между сельским хозяйством и энергетикой, но и снижают нагрузку на посевы от засухи, защищают от экстремальных погодных явлений, а также способствуют биоразнообразию, создавая условия для опылителей и производства кормов.

В засушливых регионах такие системы увеличивают цветение и задерживают его сроки, что поддерживает позднесезонных опылителей. Кроме того, солнечные панели в агровольтаике работают эффективнее благодаря микроклимату под ними. По мере роста их роли в глобальном энергопереходе возрастает потребность в адаптивных системах управления, таких как горизонтальные одноосевые трекеры (HSAT), которые регулируют угол наклона панелей для оптимального баланса между выработкой энергии и урожайностью.

Исследование, опубликованное в Journal of Photonics for Energy, предлагает новый метод динамической оптимизации положения солнечных панелей на основе потребностей сельхозкультур в освещении. В отличие от традиционных подходов, использующих общие рекомендации или статические конструкции, эта методика учитывает конкретные требования разных культур. Учёные провели моделирование с помощью инструмента APyV, который анализирует распределение солнечного излучения и его влияние на фотоэлектрические панели и растения.

APyV автоматизирует оптимизацию агровольтаических систем, интегрируя расчёты освещённости, модели сельхозкультур и симуляцию их взаимодействия. В случае с яблоневыми садами в юго-западной Германии система позволила обеспечить 91% необходимого света при снижении выработки энергии всего на 20%. Однако в отдельные периоды потребности деревьев в освещении не выполнялись, что указывает на сложность одновременного достижения максимальной урожайности и энергоэффективности.

Как поясняет ведущий автор исследования Маддалена Бруно из Fraunhofer ISE, интеллектуальные трекеры, учитывающие погоду, тип культуры и фазу её роста, способны улучшить симбиоз солнечной энергетики и сельского хозяйства. Текущий полевой сезон в Нусбахе позволит проверить предложенную стратегию на практике. Результаты помогут усовершенствовать агровольтаические системы, сделав их более эффективными для энергоперехода без ущерба для сельского хозяйства.