В условиях перехода к возобновляемым источникам энергии многие страны задумываются о рациональном распределении земель между энергетикой и сельским хозяйством. Особенно актуальна эта проблема для Японии, где гористый рельеф ограничивает доступные площади. Новое исследование, проведенное учеными Токийского университета, предлагает инновационное решение — сочетание выращивания риса с производством солнечной энергии. Этот метод называется агрофотовольтаикой.
Исследование, опубликованное в Journal of Photonics for Energy, описывает установку двухосевой системы солнечных панелей с автоматическим слежением за солнцем над рисовым полем в деревне Мияда-мура, префектура Нагано. Панели разместили на высоте трёх метров, что позволило продолжить традиционное выращивание риса под ними. Угол наклона панелей регулировался ежедневно и по сезонам: во время посадки приоритет отдавался пропусканию света для растений, а в межсезонье — максимальной генерации электроэнергии.
Урожайность и энергоэффективность
В течение двух сельскохозяйственных сезонов система показала хорошие результаты: урожай риса составил 75% и 85% от уровня на соседних обычных полях. В первый год зафиксировано небольшое снижение, однако уже на следующий сезон благодаря корректировке уровня освещенности урожайность заметно выросла. При этом качество зерна соответствовало самым высоким стандартам, установленным в Японии.
Солнечные панели в системе производили около 44 000 кВт·ч электроэнергии в год, что соответствует эффективности 961,4 кВт·ч на 1 кВт мощности — показатель сравним с аналогичными европейскими установками. За расчетный срок службы в 20 лет, даже без государственных субсидий, себестоимость электроэнергии составила примерно 27 иен за киловатт-час, что соответствует тарифам для домашних хозяйств в Японии на момент исследования.
Исследование подчеркивает необходимость баланса между урожайностью и выработкой энергии. Авторы предлагают использовать ИИ для динамического управления солнечным светом в режиме реального времени, а также испытать полупрозрачные или более эффективные солнечные панели, которые могут снизить затенение культур.
С учетом амбициозных планов Японии по расширению солнечной генерации к 2030 году, ученые надеются, что их работа станет основой для более широкого внедрения агрофотовольтаики, особенно в сельской местности, где важно сохранить продовольственное производство. Объединяя сельское хозяйство и энергетику, можно обеспечить как экологическую устойчивость, так и экономическую стабильность на одной и той же земле.
