Незважаючи на те, що криза продовольчої безпеки та зміна клімату викликають ажіотаж у світі, є нова інновація, яка може вирішити проблеми в сільському господарстві. Агровольтаїка-це термін для методу, який дає змогу виробляти сонячну енергію та вирощувати рослини на тому самому полі-є одним із найефективніших засобів вирішення проблеми землекористування у зв’язку із сільським господарством та відновлюваною енергією. Люди не тільки доводять тезу теорією, але й використовують її на практиці. Є кілька реальних проектів з різних куточків світу, спрямованих на використання технології агровольтаїки.
Наука за синергією
За своєю суттю, агровольтаїка кидає виклик довгостроковому-припущенню: що сонячні електростанції та сільськогосподарські угіддя є взаємовиключними. Піднімаючи панелі, розміщуючи ряди для розміщення техніки або встановлюючи вертикальні двосторонні масиви, ці системи дозволяють культурам рости під або між панелями, генеруючи чисту електроенергію нагорі. Переваги виходять далеко за межі ефективності використання землі.
У журналі Renewable and Sustainable Energy Reviews проведено широке оцінювання, яке показало, що численні дослідження показали, що коефіцієнт еквівалентної площі (REA) перевищує 1,2, що вказує на ефективність агроелектричних систем порівняно з різними одноразовими-системами, які виробляють на 20% більше сільськогосподарської продукції. У деяких випадках REA досягав 4,40, що дозволяло чотири-збільшити врожайність даної ділянки землі.
Варто звернути увагу і на результати мікрокліматичного впливу. Сонячні батареї дають тінь, що призводить до зниження температури навісу та ґрунту та зниження випаровування, і, як наслідок, у ґрунті залишається більше вологи. Це стало особливо корисним для землеробства в посушливих районах, оскільки економія водних ресурсів в умовах сухого клімату стає дуже важливою в наш час. Крім того, є багато сільськогосподарських культур, особливо листових овочів, ягід і кормових рослин, які можуть добре рости в тіні сонячних батарей із збільшенням урожайності більше ніж на 10%.
Глобальні історії успіху
Можливо, немає жодного проекту, який краще ілюструє перспективи агровольтаїки, ніж недавнє датське дослідження Орхуського університету. Дослідники встановили два типи двосторонніх сонячних панелей на випробувальному полігоні у Фаулумі: одну традиційну систему з південним-нахилом, а іншу — вертикальну конфігурацію, спрямовану на схід-захід-. Результати були вражаючими. Пшеничні та конюшинні-суміші так само добре росли між вертикальними панелями, як і на відкритих полях. «Навіть з деякою тінню врожайність на квадратний метр майже однакова. Здається, культури не заперечують через наявність сонячних панелей, і їм подобається захист від вітру, який вони забезпечують», — пояснив професор Уффе Йоргенсен з кафедри агроекології.
Вертикальна конфігурація також виявилася більш{0}}ефективною. Дослідники підрахували, що якби вони виробляли однакову кількість електроенергії та їжі, використовуючи окремі землі, їм знадобилося б на 18-26 відсотків більше площі. І оскільки панелі займають лише близько 10 відсотків поля, стандартне сільськогосподарське обладнання може працювати без збоїв.
У Німеччині демонстраційна агроелектрична установка RWE потужністю 3,2 МВт у Бедбурзі випробовує три різні технічні рішення на семи гектарах. 6100 сонячних модулів закладу виробляють електроенергію, достатню для живлення 1044 будинків, а місцеві фермери збирають пшеницю, ячмінь і малину на тих же полях. Початкові результати обнадійливі: урожай був високої якості та порівнянний за врожайністю з місцевостями традиційного управління.
Китай взяв на себе лідерство в розгортанні агровольтаїки в глобальному масштабі. Країна здійснила загалом 513 загальновідомих агроелектричних проектів загальною потужністю 31 гігават за останні десять років. Агровольтаїчна електростанція Xiaozhaiba в провінції Гуйчжоу площею 177 гектарів виробила 1,82 мільярда кВт-год електроенергії з моменту підключення до мережі в січні 2023 року, причому понад 701 мільйон кВт-год тільки в 2025 році. Фермери в районі електростанції успішно висадили під сонячними батареями спаржу кохінхінську, яка є лікарською рослиною, яка росте в затінених місцях. В рамках проекту було взято в оренду понад 600 га землі та створено робочі місця для понад 120 жителів села. Агроелектричний проект продемонстрував модель, яка може генерувати понад 20 000 юанів, що становить приблизно 2 738 доларів США, за один мю щорічно. За оцінками дослідників, теоретична потужність агровольтаїки в цій країні становить понад 60 тис. гігават із використанням землі за принципом подвійного землекористування.
Економіка: новий потік доходів для ферм, що переживають труднощі
Фермери, які стикаються з непередбачуваними цінами на свою продукцію, можуть отримати багато фінансових вигод завдяки агровольтаїці. Дослідники з Корнельського університету показують, що якщо вилучити ряд виноградників Конкорд і замість цього встановити двосторонні сонячні батареї, фермер може отримати вигоду, яка може дати фермеру до 400 доларів за акр щороку. «Таким чином, фермер може заробити близько 80 тисяч доларів», — коментують дослідження. Фермер з Іллінойсу Метт Ріггс прогнозує, що агрівольтаїка може дати йому близько 1000 доларів за акр землі, яка використовується для агровольтаїки, і заробити в 10 разів більше, ніж раніше.
Ситуація з молочної ферми, опублікована вЖурнал тваринництвавиявили, що інтеграція сонячної фотоелектричної енергії в пасовища може підвищити ефективність землі до 75 відсотків, допомагаючи виробникам менше залежати від викопного палива та знизити витрати на виробництво. В Італії дослідження картоплі показало, що, незважаючи на 15-відсоткове зниження врожайності в тіні, агроелектричні системи досягли коефіцієнта еквівалента землі 1,58 і внутрішньої норми прибутку 13 відсотків, зменшивши розрив із наземними-фотоелектричними системами.
Виклики та шлях вперед
Проте агрівольтаїка не позбавлена перешкод. Критики зазначають, що встановлення цих систем зазвичай на 20-90 відсотків дорожче, ніж звичайні фотоелектричні системи. Вибір культур залишається критично важливим-, тоді як листові овочі та фруктові сади добре працюють у тіні, зернові, коренеплоди та бобові виявили більшу чутливість до недостатнього освітлення. Фермери також висловлюють стурбованість потенційною втратою агрономічної продуктивності, необхідністю довгострокової-впевненості та складністю роботи навколо сонячної інфраструктури.
Однак політика наздоганяє. Лише в Сполучених Штатах у 2025 році було розглянуто щонайменше 12 законопроектів про агроелектричну енергію в дев’яти штатах. Рада комунальних підприємств Нью-Джерсі нещодавно присудила 16 проектам загальною потужністю 52,06 мегават під час першого конкурсу своєї пілотної програми Dual{5}}Use Agrivoltaics. Нью-Йорк запропонував податкову пільгу на сільськогосподарське виробництво, щоб стимулювати фермерів інтегрувати сонячну енергію в сільськогосподарське виробництво.
Модель для майбутнього
Оскільки землі стає дефіцитними, а конкуренція за виробництво продуктів харчування та енергії досягає піку, агровольтаїка, здається, є вирішенням проблеми. Досвід Данії, Німеччини та Китаю показує, що ми можемо виробляти і їжу, і енергію з однієї землі. Правильний дизайн, адекватна державна підтримка та постійні дослідження дозволять нам підтримувати ферми та забезпечувати гідне життя в сільській місцевості, виробляючи необхідну нам енергію з тієї самої території.
