Lai gan pārtikas nodrošinājuma un klimata pārmaiņu krīzes izraisa satraukumu pasaulē, ir jauns jauninājums, kas var atrisināt problēmas lauksaimniecībā. Agrivoltaics-šis termins apzīmē metodi, kas ļauj ražot saules enerģiju un audzēt augus tajā pašā laukā-ir viens no efektīvākajiem līdzekļiem zemes izmantošanas problēmas risināšanai saistībā ar lauksaimniecību un atjaunojamo enerģiju. Cilvēki ne tikai pierāda būtību ar teoriju, bet arī izmanto to praksē. Ir vairāki reāli projekti no dažādām pasaules daļām, kuru mērķis ir izmantot agrovoltaics tehnoloģiju.
Zinātne aiz sinerģijas
Agrovoltaics būtībā apstrīd ilgstoši pieņemtu-pieņēmumu: saules enerģijas saimniecības un lauksaimniecības zeme ir savstarpēji izslēdzošas. Paceļot paneļus, atstatot rindas, lai novietotu iekārtas, vai uzstādot vertikālus bifaciālus blokus, šīs sistēmas ļauj kultūraugiem augt zem vai starp paneļiem, vienlaikus ģenerējot tīru elektroenerģiju augšpusē. Ieguvumi pārsniedz zemes efektivitāti.
Žurnālā Renewable and Sustainable Energy Reviews veikts plašs novērtējums, kurā konstatēts, ka vairākos pētījumos ir pierādīts, ka ekvivalentās platības (REA) attiecība ir lielāka par 1,2, kas norāda uz agroelektrisko sistēmu efektivitāti salīdzinājumā ar dažādām vienreiz lietojamām sistēmām, kas ražo līdz pat 20% vairāk lauksaimniecības produkcijas. Dažos gadījumos REA bija pat 4,40, tādējādi ļaujot četras reizes palielināt konkrētā zemes gabala izlaidi.
Arī mikroklimatiskās ietekmes rezultāti liek to aplūkot. Saules paneļi rada ēnu, kas noved pie zemākas nojumes un augsnes temperatūras un zemākas iztvaikošanas, kā rezultātā vairāk mitruma paliek augsnē. Tas kļuva īpaši noderīgi lauksaimniecībai sausos apgabalos, jo ūdens resursu taupīšana sausā klimata apstākļos mūsdienās kļūst ļoti svarīga. Turklāt ir daudzas kultūras, īpaši lapu dārzeņi, ogas un lopbarības augi, kas var labi augt zem saules paneļu ēnas ar ražas pieaugumu par vairāk nekā 10%.
Globālie veiksmes stāsti
Iespējams, ka neviens projekts labāk neliecina par solījumu par agrovoltaics kā nesen veikts Dānijas pētījums no Orhūsas universitātes. Pētnieki testēšanas vietā Foulumā uzstādīja divu veidu bifaciālus saules paneļus: vienu tradicionālo uz dienvidiem- vērstu slīpu sistēmu un vienu vertikālu austrumu-rietumu-konfigurāciju. Rezultāti bija pārsteidzoši. Kviešu un zāles{6}}āboliņa maisījumi auga tikpat labi starp vertikālajiem paneļiem, kā atklātos laukos. "Pat ar nelielu nokrāsu raža no kvadrātmetra ir gandrīz tāda pati. Šķiet, ka labība neiebilst pret saules paneļu klātbūtni, un viņiem patīk aizsardzība pret vēju, ko tie nodrošina," skaidroja profesors Ufe Jorgensens no Agroekoloģijas katedras.
Vertikālā konfigurācija arī izrādījās efektīvāka uz zemes-. Pētnieki aprēķināja, ka, ja viņi ražotu tādu pašu daudzumu elektroenerģijas un pārtikas, izmantojot atsevišķu zemi, viņiem būtu nepieciešams par 18 līdz 26 procentiem vairāk platības. Tā kā paneļi aizņem tikai aptuveni 10 procentus no lauka, standarta lauksaimniecības aprīkojums var darboties bez traucējumiem.
Vācijā RWE 3,2 megavatu agrovoltaikas demonstrācijas rūpnīca Bedburgā testē trīs dažādus tehniskos risinājumus septiņos hektāros. Iekārtas 6100 saules moduļi ģenerē pietiekami daudz elektroenerģijas, lai darbinātu 1044 mājas, savukārt vietējie lauksaimnieki no tiem pašiem laukiem novāc kviešus, miežus un avenes. Sākotnējie rezultāti ir iepriecinoši: ražas ir bijušas labas kvalitātes un salīdzināmas ar tradicionāli apsaimniekotajām vietām.
Ķīna ir uzņēmusies vadību agrovoltaikas izvēršanā globālā mērogā. Valsts kopumā ir īstenojusi 513 publiski zināmus lauksaimniecības projektus, kuru kopējā jauda pēdējo desmit gadu laikā ir 31 gigavats. 177 hektārus plašā Xiaozhaiba agrovoltaic spēkstacija Guidžou provincē kopš tās pieslēgšanas tīklam 2023. gada janvārī saražoja 1,82 miljardus kWh elektroenerģijas, un 2025. gadā vien tika saražots vairāk nekā 701 miljons kWh. Zemnieki elektrostacijas apkārtnē zem saules paneļiem veiksmīgi iestādīja sparģeļus cochinchinensis, kas ir ārstniecības augs, kas plaukst ēnainā vidē. Projekts ir iznomājis vairāk nekā 600 mu zemes un radījis darbavietas vairāk nekā 120 cilvēkiem no ciemata. Agrovoltaic projekts demonstrēja modeli, kas varētu radīt vairāk nekā 20 000 juaņu, kas ir aptuveni 2738 ASV dolāri, katru gadu. Pēc pētnieku domām, agrovoltaikas teorētiskā jauda šajā valstī ir vairāk nekā 60 000 gigavatu, izmantojot zemi saskaņā ar duālās zemes izmantošanas principu.
Ekonomika: jauna ieņēmumu plūsma grūtībās nonākušām saimniecībām
Lauksaimnieki, kas saskaras ar neparedzamām savu produktu cenām, var finansiāli iegūt daudz, izmantojot agrovoltaikas. Pētnieki no Kornela universitātes atklāj, ka, ja Concord vīnogu vīna dārza rinda tiek izņemta un tā vietā uzstādīta ar bifaciāliem saules paneļiem, lauksaimnieks var gūt labumu, kas varētu dot lauksaimniekam līdz pat 400 USD par akru katru gadu. "Tādējādi zemnieks var iegūt ap 80 tūkstošiem dolāru," komentē pētījums. Ilinoisā zemnieks Mets Rigss prognozē, ka agrovoltaics viņam var dot aptuveni 1000 dolāru par akru, ko izmanto agroelektriskajai enerģijai, un nopelnīt 10 reizes vairāk nekā iepriekš.
Piena fermas gadījuma pētījums, kas publicētsDzīvnieku zinātnes žurnālsatklāja, ka saules fotoelementu integrēšana ganībās varētu palielināt zemes efektivitāti līdz pat 75 procentiem, vienlaikus palīdzot ražotājiem kļūt mazāk atkarīgiem no fosilā kurināmā un samazināt ražošanas izmaksas. Itālijā kartupeļu gadījuma pētījums parādīja, ka, neraugoties uz kultūraugu ražas samazināšanos ēnā par 15%, agrovoltiskās sistēmas sasniedza zemes ekvivalenta attiecību 1,58 un iekšējo atdeves koeficientu 13% apmērā, samazinot atstarpi ar zemi{5}}montētu PV.
Izaicinājumi un ceļš uz priekšu
Tomēr agrovoltaics nav bez šķēršļiem. Kritiķi norāda, ka šo sistēmu uzstādīšana parasti ir par 20 līdz 90 procentiem dārgāka nekā parastās PV sistēmas. Kultūraugu izvēle joprojām ir kritiska,{4}}kamēr lapu dārzeņi un augļu dārzi labi darbojas ēnā, graudaugi, sakņu kultūras un pākšaugi ir izrādījuši lielāku jutību pret samazinātu gaismu. Lauksaimnieki arī pauž bažas par iespējamu agronomiskās produktivitātes samazināšanos, vajadzību pēc ilgtermiņa noteiktības-un sarežģīto darbu saistībā ar saules infrastruktūru.
Tomēr politika tuvojas. Tikai Amerikas Savienotajās Valstīs vien 2025. gadā tika izskatīti vismaz 12 lauksaimniecības enerģijas rēķini deviņos štatos. Ņūdžersijas Sabiedrisko pakalpojumu padome nesen piešķīra 16 projektus ar kopējo jaudu 52,06 megavati, pirmo reizi piedāvājot programmu Dual{5}}Use Pilot Agrivoltaics. Ņujorka ir ierosinājusi Agrivoltaic Production Tax Credit, lai stimulētu lauksaimniekus integrēt saules enerģiju lauksaimnieciskajā ražošanā.
Nākotnes modelis
Tā kā zemes kļūst arvien mazāk un konkurence pārtikas un enerģijas ražošanā ir sasniegusi kulmināciju, šķiet, ka problēmas risinājums ir agrovoltaics. Dānijas, Vācijas un Ķīnas pieredze liecina, ka mēs varam iegūt gan pārtiku, gan enerģiju no vienas zemes. Pareizs dizains, atbilstošs valdības atbalsts un nepārtraukta izpēte ļaus mums uzturēt saimniecības un nodrošināt pienācīgu dzīvi lauku apvidos, vienlaikus ražojot enerģiju, kas mums nepieciešama no tās pašas teritorijas.
