До сих пор площадь можно было использовать только одним способом – или вы занимаетесь на ней сельским хозяйством, или размещаете солнечные батареи. Но, оказывается, можно и по-другому.
Сочетание технологий
Опыт самой крупной пилотной установки на опытном поле кооператива Demeter в Хеггельбахе, земля Баден-Вюртемберг, воодушевляет: в сентябре 2016 года они установили модули солнечных батарей над третью гектара. В августе 2017 года был получен первый урожай, выросший под модулями, в ноябре были подведены итоги хозяйственного года.
Тест пройден
«Результат первого проектного года – полный успех! Агрофотовольтаика доказала свою практическую применимость, затраты уже сегодня с небольшими батареями для размещения на крыше умеренные, а урожай достаточно высок, чтобы его можно было продать с выгодой», – делится Штефан Шинделе, руководитель проекта из Института солнечных энергосистем Фраунгофера ISE. В качестве «тестовых» культур были выбраны озимая пшеница, картофель, сельдерей и клеверозлаковая травосмесь.
Благодаря большому расстоянию между модулями солнечных батарей с двойным стеклом, размещенными на высоте 5 м и направленными на юго-запад, растения получали солнечный свет.
«У клеверозлаковой травосмеси урожайность в сравнении с контрольной делянкой была лишь незначительно ниже (на 5,3%), – сообщила проф. Петра Хёги, эксперт из Университета Хоэнхайм. – Картофель, пшеница и сельдерей из-за затенения дали существенно более низкий урожай (в среднем на 18 – 19%)». Но стоит отметить, что уборка на экспериментальном и контрольном поле производилась одновременно, и это было несколько преждевременно для растений экспериментального участка.
На рисунке представлены преимущества, которые дает сочетание солнечной энергетики и традиционного сельского хозяйства фермерам. См. печатную версию НСХ-5/18
В год установка производит 245 666 кВт∙ч энергии. «Этот результат примерно на треть превышает средненемецкий показатель, – радуется Шинделе, – решающее значение имеет бифациальный солнечный модуль, обратная сторона которого улавливает отраженные от местности лучи. При благоприятных условиях, например при наличии снежного покрова, продуктивность может быть на 25% выше!»
Вовлеченная в проект компания BayWa re, отвечавшая за возведение и регулирование нагрузки на солярную установку, провела оценку потребления энергии: суточная динамика получения энергии с пашни хорошо сочетается с потреблением энергии на ферме. В солнечные месяцы дневное потребление почти полностью удовлетворялось за счет модуля.
Примерно 40% производимого солнечными батареями электричества было использовано напрямую в хозяйстве, для зарядки электромобиля и переработки продукции. Фермеры, работающие по системе Demeter, планируют за счет оптимизации потребления и использования аккумуляторов увеличить долю использованного самостоятельно электричества до 70%.
Избыток электричества забирает партнер проекта – электростанция Шёнау. «Мы стоим в самом начале, – говорит Шинделе. – В будущем возможно создавать в Германии подобные установки совокупной мощностью до 3 МВт, комбинировать их с аккумуляторами, применять на роботизированных мини-фермах (т. н. Swarmfarming) миниатюрные машины на электроприводе, например, для прополки сорняков».
Многообразие возможностей
Многообещающие перспективы открываются и для «органической» солнечной энергетики. Речь идет об использовании пленки со специальным покрытием, которая может быть интегрирована в теплицы или укрытия от града.
«Мы можем управлять прохождением света лучше, чем в традиционных модулях. А это очень интересно для нового сочетания сельского хозяйства и солнечной энергетики (в Германии его назвали агрофотовольтаика), поскольку фотосинтез «настроен» на часть светового спектра, не совпадающую с производящей энергию, – говорит руководитель проекта».
Интересным представляется и применение цветных пленок, которые меньше будут нарушать оптику ландшафта. Большие возможности, особенно в засушливых регионах, дает комбинация солнечных батарей, земледелия и мелиорации – или регенерации воды с использованием энергии солнца. Стоит подумать о возможности комбинировать солнечные батареи с возделыванием таких культур, как плодовые, хмель, ягоды, виноград, а также с животноводством. Об этом пока только задумываются – проект APV-RESOLA завершится в 2019 году.
Затраты различаются
Шинделе надеется, что при разработке правил конкурсов по инновациям проекты, сочетающие солнечную энергетику с сельским хозяйством, выделят в отдельный сегмент.
«Потому что – несмотря на приличный экономический эффект – они не могут конкурировать с традиционным плоскостным размещением на свободных площадях, – добавляет руководитель проекта. – Себестоимость кВт энергии установки в Хеггельбахе составляет 11,5 евроцентов».
Если размещать модули ниже – на высоте 3 – 4 метра – над плодовыми деревьями или виноградниками, по его расчетам, себестоимость электричества снизится до 8 – 9 евроцентов за кВт∙ч.
Но обычные солнечные батареи в Германии производят электричество по себестоимости ниже 5 евроцентов за кВт∙ч. Кроме того, у них ряды модулей выстроены теснее, чтобы солнечный свет не проникал на землю. В сравнении с ними количество солнечного электричества на единицу площади в агросолярном проекте составляет всего 20%.
С завистью смотрит Шинделе на границу с Францией: там сейчас проводятся специальные аукционы на мощности от 15 МВт для таких комбинированных установок. Одна установка мощностью 1,2МВт предлагает электричество за 10 евроцентов за кВт∙ч.
Самый большой рынок для агросолярных проектов – Китай. Там реализованы проекты мощностью свыше 2 ГВт. Самый большой проект на 700 МВт расположен на краю пустыни Гоби – здесь с капельным орошением выращивают ягоды. Китайское правительство говорит о возвращении к жизни деградировавших сельхозугодий. В Японии работают уже несколько сотен проектов мощность от 50 до 300 кВт. Они получают особую поддержку, поскольку останавливают отток населения из сельской местности и позволяют фермерам диверсифицировать доходы.