Растущей численности населения требуется больше еды и энергии, которые конкурируют на ограниченном пространстве… если только они этого не делают.
Представленная в 1980-х годах агроэлектроэнергетика (AЭ), представляет собой концепцию сочетания сельского хозяйства и производства солнечной энергии на одном и том же участке земли. Практики выращивают сельскохозяйственные культуры под солнечными панелями и могут контролировать массу и длину волны света, проходящего для фотосинтеза. Свет, который не нужен для фотосинтеза, может обеспечить производство чистой энергии. Между тем, когда растения производят фотосинтез, они теряют воду из-за транспирации. Эта потеря воды охлаждает воздух и повышает эффективность выработки энергии панелями. Это беспроигрышный сценарий — по крайней мере, в теории.
Однако серьёзные проблемы для AЭ препятствуют широкому внедрению. Один из насущных вопросов заключается в том, как AЭ может максимизировать урожайность сельскохозяйственных культур и выработку энергии, сводя при этом к минимуму потери воды растениями и потребность в орошении. Многого требуют от одного участка земли.
В предыдущем исследовании учёные утверждали, что успешные установки AЭ могут разделить свет на длины волн, эффективные либо для производства энергии, либо для фотосинтеза: например, красный для сельскохозяйственных культур и синий для солнечных батарей. Опираясь на эту работу, Катул (Katul) разработал математическую основу для количественной оценки того, как отдельные растения используют различные длины волн света в процессе фотосинтеза. В исследовании задавался вопрос, как фотоэлектрические системы, расположенные на сельскохозяйственных угодьях, повлияют на надземную биомассу, которую исследователи используют для оценки урожайности.
Модель рассматривает отдельное растение и вводит переменные, такие как степень теневыносливости растения, способная может повлиять на его рост под фотогальванической установкой. Структура предполагает, что ресурсы, такие как свет, собираются на основе площади листа, но затраты на дыхание пропорциональны размеру растения. В исследовании также рассматривается, как солнечные панели изменяют микроклимат и доступность света под их ячейками.
В комментарии подчёркивается, что культуры-кандидаты на AЭ теневыносливы и имеют большую площадь листьев над землей. Пониженная температура воздуха и более высокая влажность почвы ниже фотоэлектрической системы позволяют растениям выделять больше углерода в надземную биомассу, что приводит к увеличению площади листьев. Эта черта характерна для теневыносливых растений и предполагает, что большие листовые культуры, такие как руккола, капуста и помидоры, могут с большей вероятностью преуспеть в установке AЭ.
Следующим шагом, по словам автора, является рассмотрение таких факторов, как плотность размещения культур, чтобы масштабировать результаты за пределы одного растения. (Earth’s Future, https://doi.org/10.1029/2023EF003512, 2023 г.)

 

Ссылка: https://eos.org/research-spotlights/a-symbiosis-between-agriculture-and-solar-power