Разработки научно обоснованных и региональных стратегий масштабирования агровольтаики в условиях меняющегося климата является новым направлением в агронауке и землепользовании.
В новом исследовании команды американских ученых рассматриваются сельскохозяйственные и экономические компромиссы, связанные с установкой солнечных батарей на действующих фермах Среднего Запада США. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Группа ученых из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн разработала процессную модель для количественной оценки влияния агровольтаики на энергетику, водоснабжение и динамику взаимодействия растений и почвы. Модель была впервые проверена и опубликована в журнале Journal of Advances in Modeling Earth Systems.
Команда исследователей интегрировала экономическую модель для оценки годовой чистой прибыли с акра (0,4 га) от выращивания сельскохозяйственных культур и выработки энергии для агровольтаики при традиционной практике и с установкой автономных солнечных энергетических систем. Ученые провели 15-летние симуляции, включающие различные климатические условия и агровольтаические системы на Среднем Западе. В симуляциях агровольтаики солнечные батареи покрывали 33% каждой площадки.
Эти анализы показали, что средняя засушливость или влажность являются ключевым фактором, определяющим урожайность сельскохозяйственных культур и экономическую целесообразность агровольтаических систем.
«В условиях влажного климата восточной части Среднего Запада затенение снижало фотосинтез, уменьшало урожайность кукурузы на 24% и сои на 16%, что снижало прибыль фермеров. В отличие от этого, в полузасушливых районах Среднего Запада затенение смягчало водный стресс, уменьшая потери урожая кукурузы и увеличивая урожайность сои на 6%», — сказала первый автор исследования Мэнцзи Цзя, научный сотрудник Центра устойчивого развития агроэкосистем Института устойчивого развития, энергетики и окружающей среды Иллинойского университета.
Исследование возглавила Цзя совместно с профессором растениеводства Бином Пэном, профессором природных ресурсов и наук об окружающей среде Кайю Гуанем, директором-основателем Центра устойчивости агроэкосистем (ASC — Agroecosystem Sustainability Center) при Иллинойсском университете в Урбане-Шампейне, и директором Института устойчивого развития, энергетики и окружающей среды (iSEE) Мадху Кханной, профессором сельскохозяйственной и потребительской экономики в университете.
«Наша интегрированная модель — это новый и мощный инструмент для исследования взаимосвязи между продовольствием, энергетикой и экономикой. Мы выявили взаимовыгодные возможности, когда агровольтаика на основе сои в полузасушливом регионе приносит экономическую выгоду как фермерам, так и разработчикам солнечных электростанций, подчеркивая необходимость региональных разработок, адаптированных к местным климатическим условиям», — сказал Пэн.
«Наши углубленные исследования обеспечивают научную основу для поддержки планирования землепользования и предлагают политикам, землепользователям и инвесторам практические рекомендации по расширению агровольтаики с учетом местных особенностей и экологической устойчивости», — говорит Гуань.
«Хотя агровольтаика может принести пользу фермерам, выращивающим сою, особенно в полузасушливых регионах, высокие затраты на установку потребуют весомых политических или рыночных стимулов для внедрения агровольтаики в посевах пропашных культур. Климатические прогнозы показывают, что к 2100 году полузасушливые условия в США распространятся на восток, потенциально расширяя жизнеспособные регионы, где сельскохозяйственные и экономические выгоды совпадают. Эта работа подчеркивает важность научно обоснованных, региональных стратегий агровольтаики для обеспечения продовольственной и энергетической безопасности», — сказала Кханна.
Экономическая целесообразность агровольтаики также зависит от нескольких рыночных факторов, включая цены на сельскохозяйственные культуры, цены на аренду земли и общие погодные условия, отметили исследователи.
Источник: University of Illinois at Urbana-Champaign.
