Агрівольтаїка – синергія Землі і Сонця

У міру розвитку PV-технології і в міру зростання потужності сонячних PV установок, які можна використовувати в технологічних цілях, сонячні технології рухаються… від великих міст через передмістя до сільської місцевості. Це показано на діаграмі IFC (Міжнародна фінансова корпорація, структура з Групи Світового банку), див. Рис. 1.

І після рішення «базових питань» (освітлення, зв’язок, електропостачання житла) перше завдання, яке вирішують на селі за допомогою локальних «міні-грід» PV-cетей – це іригація. Головний же вектор – ведення інтенсивного землекористування.

Полив, затінення і управління вегетацією

Концепція агрівольтаікі набагато глибше, змістовніше і перспективніше, ніж просто розміщення поруч сонячних електростанцій та сільскогосподарських ділянок.

Схема пристроїв для поливу за допомогою сонячних модулів (див. Рис. 2) проста і зрозуміла. Можна забезпечити крапельний і дозований полив, закачування води в резервуари для водопостачання. Можна акумулювати добову перегенерація у вигляді запасів води під тиском. І одночасно можна управляти рівнем сонячної радіації, яка надходить до рослин, поєднуючи з активним контролем і корекцією змісту поживних речовин і вологи в грунті… До речі, тільки за рахунок створення оптимального затінення врожайність багатьох овочевих культур збільшується на 30-70% – висновок авторитетних досліджень.

Парадокс агрівольтаїки

Противники використання ВДЕ заявляють, що сонячні електростанції просто займають землю, на якій можна вирощувати с/г продукцію, і тому якщо їх і можна встановлювати, то лише на непридатних землях, непридатних для агровиробництва.

Багаторічні спостереження за пілотними агрівольтаіческімі фермами показали, що це твердження, м’яко кажучи, неправдиво. Це ілюструє рис. 3, на якому продемонстрований парадокс агрівольтаікі – збільшення товарного виробництва, як у вигляді с/г продукції, так і у вигляді чистої відновлюваної енергії, яку можна використовувати в тому числі для того ж сільського господарства. Якщо розмістити PV-модулі на опорах так високо, що під ними можна пускати звичайну с/г техніку, то загальна ефективність землекористування стане приблизно в 1,6 рази вище навіть без спеціальних переваг від використання електрики для інтенсифікації с/г процесів.

На рис. 4. представлено фото збору пшениці комбайнами на агрівольтаіческой фермі Монтичелли д’Онгіна в провінції П’яченца (Італія), де давно і детально проводяться дослідження ефективності агрівольтаікі. Деяке затінення від PV-панелей сприяло підвищенню врожайності пшениці, що приблизно в 1,5 рази підняло ринкову вартість цієї землі.

Французькі вчені з аграрного інституту «INRA» провели недалеко від Монпельє (південь Франції), порівняльні дослідження про вплив на врожайність сонячних панелей, що розміщені з різною щільністю на висоті близько 4 м. Порівнювалася врожайність з контрольним ділянкою зовсім без панелей. Вчені намагалися знайти науково обгрунтоване співвідношення між затінюванням, ефективністю PV-генерації і урожаєм. Після трьох років порівняльних випробувань відповідь була: «так, оптимальний баланс і поєднання максимуму PV-генерації з максимальною врожайністю можливо». І більш того – овочеві та ягідні культури при 50% -му затенении виявилися більш урожайні, ніж під повною сонячної експозицією. Крім того – грунтову випаровування води стало на 14-29% менше, ніж під відкритим сонцем! Це важливий фактор при зростанні дефіциту чистої прісної води в умовах світової потепління.

Однак агрівольтаіка істотно змінює і місцевий «енергетичний» ландшафт. Наприклад, кожна з агрівольтіческіх ферм: 2,15 МВт в Вирджилио поблизу Мантуа, 1,3 МВт в Кастельветро Пьячентіні і 3,2 МВт в Монтичелли д’Онгіна (обидві в провінції П’яченца), крім власних потреб задовольняють в середньому по 30% місцевих потреб в енергії.

До подібних результатів прийшли дослідники в Індії, США, Китаї та інших країнах – агрівольтаіка в цілому збільшує прибутковість використання землі за прямим с/г призначення. До речі, одним з ключових пунктів Програми подолання наслідків ядерної аварії в провінції Фукусіма, Японія, і відновлення економіки регіону стала… агрівольтаіка.

Агрівольтаїка vs біопаливо

З точки зору енергетики, в той час як комерційні сонячні панелі зараз повсюдно працюють з ефективністю > 15%, ефективність процесу фотосинтезу в самих рослинах не перевищує 3% (без інших подальших втрат перетворення біомаси в біопаливо). Тому тепер, з розвитком PV- і EV-технологій, виникає маса питань – від етичних, соціальних, економічних до геополітичних – а наскільки правильно вирощувати біомасу для переробки її в біопаливо в умовах зростаючого світового дефіциту продовольства? У біопаливо, частина якого буде просто замінювати копалини вуглеводні і використовуватися, в результаті, для заправки с/г-техніки… для вирощування біомаси для біодизеля ж??? А адже вирощування с/г культур для переробки в паливо для транспорту стало для аграріїв величезною статтею експортного доходу і в нашій країні (згадайте, скільки тисяч тонн насіння ріпаку щорічно вирощується для експорту в ЄС і як це позначається на родючості землі?).

Біоенерготехнологій повинні переробляти невикористовувані відходи с/г виробництва, а енергії, що виробляється агрівольтаікой, з надлишком вистачить на всі процеси с/г виробництва, включаючи техніку і транспорт, які повинні стати електричними. У нашій країні, до речі, вже розроблений електротрактор «Едісон» на базі ХТЗ-3512, див. Рис. 6, – хоч зараз підключай до PV-масиву і підзаряджатися!

Електрифікація всіх процесів, пов’язаних з виробництвом с/г продукції завдяки технології агрівольтаікі, допоможе вирішити і проблему з локальним забезпеченням питною водою в посушливих районах, із забрудненими або підсоленими грунтовими водами. Так, наприклад, надходять в Індії, див. рис 7.

Виникає логічне запитання – розвиток технології агрівольтаікі, тобто всього комплексу засобів розподіленої PV-генерації, об’єднаної в міні-грід системи, з усіма засобами акумулювання надлишку енергії вдень і вночі (від станцій зарядки с/г техніки до систем іригації і водопостачання аж до систем різного рівня з опріснення та очищення води) – це чи не найкраща схема оптимізації роботи VREдля нашої країни? Яка до того ж підніме продуктивність власне товарного с/г виробництва та вирішить проблеми енергопостачання нових агро-об’єктів з інтенсивним землеробством і роботизованим тваринництвом і здатна покрити зростаючі енергопотреби для розвитку економіки місцевих об’єднаних громад, включаючи розвиток житлової та громадської інфраструктури?

«Але є одне але…»

І це «але» – знову про дозволи. Об’єкти енергетики не можна розташовувати на землях с/г призначення та на них не можна буде отримати «зелений тариф». І взагалі не йдеться про те, щоб поля стали одночасно і джерелом генерації, і товарного виробництва, де PV-генерація – інтегрована складова для інтенсифікації агротехнологій. Не можна ось так от просто взяти і безкарно пробурити місцеві свердловини для поливу з живленням від PV-масиву. Не можна використовувати здобуту на місці PV-енергію для енергозабезпечення с/г процесів – від оранки, посіву, підживлення до прополки аж до збирання і транспортування. Не можна використовувати енергію від PV-модулів для харчування тисяч локальних датчиків, що стежать за станом грунту і вегетацією при краплинному поливі. Не можна, щоб в період спокою земля продовжувала генерувати прибуток…

Законопроект № 2529а «Про внесення змін до деяких законодавчих актів України щодо спрощення процедури землевідведення для будівництва об’єктів з виробництва теплової та/або електричної енергії з використанням відновлюваних джерел енергії та/або біологічних видів палива», внесений до порядку денного ВРУ 03.10.2017 – слабка і поки безуспішна спроба змінити ситуацію.

Чому слабка? Тому що проектом закону пропонується дозволити розміщувати ВДЕ-установки на земельних ділянках всіх категорій без зміни їх цільового призначення (зараз це робиться на «землях енергетики»). Крім того, пропонувалося дозволити будівництво таких об’єктів на ділянках, для яких не затверджені плани зонування або детальні плани територій. Замислювалося, що спрощення процедури виділення землі посприяє інвестування в об’єкти ВДЕ, в тому числі самими с/г виробниками. Однак полегшення землевідведення не вирішує питання про призначення «зеленого тарифу». А адже саме можливість вигідно збувати надлишки генерації і вирівнювати попит/споживання енергії, маючи стимул для поглинання нічного надлишку в соціальній мережі, прискорила б перехід від ізольованої містечковості агрівольтаікі до включення агрівольтаіческіх міні-мереж потужністю 5-100 кВт в плани по розвитку енергоінфраструктури країни всерйоз та на довго. Чому безуспішна? Тому що закон не подолав усі бар’єри ВРУ.

Ще один парадокс агрівольтаікі в тому, що найбільше противиться вирішенню розміщувати на PV-об’єкти землі с/г призначення земельне лобі самих аграріїв. Тих самих, які аж ніяк не проти вирощування замість продовольства технічних олійних культур для перегонки в біодизель.

Сонячні електростанції – це одна з ключових та багаторазово підтверджених на практиці компетенцій для компаній, що входять в групу Авенстон. Ми надаємо всі необхідні послуги для проєктів сонячної енергетики, починаючи від етапу девелопменту або передпроєктних вишукувань і закінчуючи сервісним обслуговуванням вже побудованих фотоелектричних станцій або систем. Всі етапи реалізації подібних проєктів виконуються нами самостійно або із залученням ретельно відібраних партнерів. В останньому випадку, всі ключові процеси управляються і контролюються штатними менеджерами проєктів Авенстон. В переліку наших сонячних проєктів є велика кількість спроєктованих і побудованих промислових сонячних електростанцій, комерційних сонячних електростанцій та домашніх сонячних електростанцій. Якщо у вас є плани по будівництву власної сонячної електростанції будь-якого типу і розміру, будь ласка, звертайтеся в компанію Авенстон. Ми з великим задоволенням допоможемо вам реалізувати ваш проєкт найоптимальнішим чином.