Бул сайттагы айрым тилдер машинедик которулган жана каталарды камтышы мүмкүн. Аны жакшыртууга жардам берүү Оригинал англис тилинде
Германиянын Хегельбах шаарындагы дан эгиндеринин үстүндө бийик темир тосмолор менен орнотулган күн панелдеринин абадан тартылган сүрөтү, арткы планда токойлор жана жашыл тоо этектери.
Энергетика альтернативалары

Агроэлектрдик: күн энергиясы менен сугарылган дан эгиндери

Бир гектар жердин өзүндө буудай же электр энергиясын өндүрүү мүмкүн. Эгерде панелдерди жетиштүү бийиктикке көтөрсөңүз, анда экисин тең аткара аласыз. Суроо кайсынысы, кайда жана кандай баада өстүрүлөт дегени.

Tobi Kellner (CC BY-SA 4.0)

Күн энергиясын өндүрүү үчүн жер керек, ал эми күн энергиясын өндүрүүгө эң мыкты жерлер - ачык, тегиз жана күн нуру тийип турган жерлер - көп учурда айыл чарба жерлери. Бул азык-түлүк жана энергиянын ортосундагы тынчтыксыз конфликтти жаратат. Айыл чарбалык фотоэлектрдик (айыл чарбалык фотоэлектрдик же күн энергиясын бөлүштүрүү деп да аталат) аны чечүүгө аракет кылат: бийик колдоо панелдери же кеңири аралыкта жайгашкан саптарда, алардын астында жана ортосунда өсүмдүктөр же жайыт.

Ачык айтканда: **Агроэлектростанциялар гектардан алынган жалпы продукцияны көбөйтөт, көп учурда 50-80%га чейин, бирок алар ар дайым электр энергиясын керектейт, ал эми күн батареялары менен иштетилген фермалар ачык аянтка караганда түшүмдү көбүрөөк берет, жана аларды куруу экиден да кымбатка турат. Ал жерде, жердин көлөкөсү түшүмгө жардам берет, ал жерде жер өтө баалуу жана аны таштап кетүүгө болбойт, же анда мыйзамдар айыл чарбаны улантууну талап кылат.

186%2018-жылдын жай мезгилинде Хегербах процессинде жерди пайдалануунун натыйжалуулугу: картошканын түшүмүнүн 103% плюс күндүн электр энергиясынын 83% (2019-жыл)
болжол менен бир үчүнчүКүн нурунун өсүмдүктөрүнө тийүүсү төмөн болгон типтүү аба системасы (Weselek et al., 2019)
14 ГБ2021-жылга чейин дүйнө жүзү боюнча агровольталык кубаттуулуктун, анын ичинде Кытайда 12 ГВт (Fraunhofer ISE, 2024)
+50%Германиядагы адаттагы жер үстүндөгү күн электр станциясынын электр энергиясына болгон чыгымы (Fraunhofer ISE, 2024)

Бул эмне

Үч кеңири дизайн бар (Fraunhofer ISE, 2024):

  • Жер үстүндөгү (стелдердеги) системалар. Панелдер төрттөн алты метрге чейинки бийиктикте, ошондуктан тракторлор жана комбайндар алардын астынан өтүшү мүмкүн. Эң жакшы изилденген мисал - Түштүк Германиядагы Хегелбах.
  • Интерпространственные системы. Панелдин катарлары нормалдуу бийиктикте, алардын ортосунда кеңири жайгашкан тилкелер бар. Вертикалдык, эки тараптуу (бифациалдык) түндүк жана батышка караган панелдер бир вариант: Германияда Эппельборн-Дирмингенде 2 МВт вертикалдык системасы жок дегенде 90% жерди иштетүү үчүн калтырат.
  • Түздөн-түз күн энергиясы менен иштей турган фермаларда жайыт жана өсүмдүктөрдүн көбөйүшү. Панелдердин астында койлор көп кездешет; гектарына түшкөн түшүмдүн көлөмү төмөн, кээ бир адистер бул жерди агроволтаикалык деп эсептебейт.
Аэрофотосүрөт, тик бурчтуу күн панелдеринин узун дубалдары, алар ортосундагы кең талаалар менен жашыл айыл чарба аянтына жайгашкан.
Кеңири аралык система: Германиядагы Донауешингенге жакын Аасен шаарында Next2Sun компаниясы тарабынан курулган вертикалдык эки тараптуу панелдердин дубалы. Ал эми түндүктөн түштүккө карай жайгашкан аймактарда күндүн нуру бир аз көбүрөөк, ал эми түштүктөн түштүккө карай жайгашкан аймактарда күндүн нуру бир аз аз. Photo: Tobi Kellner, CC BY-SA 4.0

Бул түрлөр арасында күн панелдери менен жабылган жана бадалдарга, мөмө-жемиштерге жана өрүктөрүнө (бул жерде алар карга каршы торлорду жана пластикалык каптоолорду алмаштыра алат) орнотулган жылытуу жайлары бар.

Кантип иштейт

Жарык бөлүштүрүлөт, эки эселенбейт. Күн нуру талаада фиксирленген бюджетке ээ: көпчүлүк айыл чарба аймактарында жылына бир квадрат метрге 1000-2000 кВт/саат. Панелдер анын бир бөлүгүн, ал эми кесүү калганын алат. Бул жердеги катачылык - көпчүлүк өсүмдүктөр жай мезгилинде күндүн толук нурун колдоно албайт. Ал эми алардын ичинен эң чоңу – бул «Ааламдын» (ааламдын) борбору, ал эми эң кичинеси – «Жердин» (жердин) борбору. Жашыл жашылча, гүлдүү чөптөр, мөмө-жемиштер жана жаңгактар сыяктуу көлөкөгө чыдамдуу өсүмдүктөр эрте түшүм берет жана жарыктын бир бөлүгү алынып салынса аз жоготот (Fraunhofer ISE, 2024). Күнгө муктаж мөмө-жемиштер, мисалы кукуруз же буудай жылуу мезгилде көбүрөөк жоготот.

Төртүнчү бөлүктүн эквиваленттик коэффициенти. Бирдиктүү аянтты аныктоонун стандарттуу жолу - LER = Y_crop,shared / Y_crop,alone + Y_power,shared / Y_power,alone. Ачык айтканда: сиздин дагы эле алган нормалдуу түшүмдүн үлүшүңүздү, сиздин алган нормалдуу күн электр станциясынын электр энергиясынын үлүшүңүзгө кошуңуз. 1,0 деген LER, жерди экиге бөлүп берүүдөн жакшы эместигин билдирет; 1,6 деген бир гектар жерди бөлүштүрүүгө караганда 1,6 гектар жерди бөлүп алууга көбүрөөк убакыт керектигин билдирет. Modelling by Dupraz and colleagues predicted 1.35 to 1.73 for wheat and solar in southern France (Dupraz et al., 2011).

Хеггелбах түздөн-түз жогорудан көрүнүп турат: алтын дан эгиндеринин талаасы үстүндө ачык рамкада кара панелдердин саптары, ар бир сап анын жанында өскөн түшүмгө узун кара көлөкөнү чачат.
Жарык бөлүштүрүлөт, экиге бөлбөйт: жогорудан караганда, Хеггелбах панелдери күн бою өсүмдүккө жылмакай түстүү көлөкөлөрдү чачышат, ошондуктан ар бир өсүмдүк жарыктын бир бөлүгүн жана көлөкөнүн бир бөлүгүн алат. Photo: Tobi Kellner, CC BY-SA 4.0

Түлкү микроклиматты өзгөртөт. Панелдердин астында жай мезгилинде жана кышында топурак жылуу болуп калат, суу аз иче баштайт, ысык, кургак мезгилдерде өсүмдүктөр ачык аянтта өстүрүлгөндөн жакшыраак болот (Barron-Gafford et al., 2019; Fraunhofer ISE, 2019). Ал эми алардын үстүндө жайгашкан панелдер да пайдалуу: өсүмдүктөрдөгү нымдуу аба аларды ачык жердеги панелдерден бир аз жылуу кармайт.

Электричество на гектар падает. Ступенцы должны быть расставлены для освещения и машин, поэтому меньше панелей вписывается. Heggelbach-да гектарына орнотулган кубаттуулук 25% төмөн болгон, бирок эки тараптуу панелдер жердин үстүнөн жогору көтөрүлүп, кошумча чагылдырылган жарыктарды кармап, ошондуктан гектарына электр энергиясы нормалдуу ферманын 83% түзгөн.

Чектөөлөр

Теоретический. Солнечный свет распределяется: каждый киловатт-час света, который принимают панели, не получает вырезка. Агроэлектрдик энергияны бөлүп-бөлүп жерди пайдалануудан ашып түшүүгө болот, бирок ал учурда өсүмдүктөр алган жарыктын баарын колдонбойт (же анын кесепетинен зыян тартат). Панелдин көп болгондо эки жагынан да түшүм азайып калат: адаттагы күн электр станциясы жерди башка өсүмдүктөр тоскоол боло албагандан алда канча кеңири ээлейт.

Практикалык

  • Айыл чарба өсүмдүктөрү. Жалпысынан алганда, Германияда бир жылда буудайдын, картошканын жана сельдерейдин 18-19%ы гана өстүрүлөт. Бул гана электр энергиясынын кирешеси аны жаба алса жана түшүмдүн көлөмү фермерлердин баасы рыногундагыдан жогору болсо (80% жакын) кабыл алынат.
  • Структура чыгымдары. Комбайнды камтыган бийик рамкалар көбүрөөк жез жана терең фундаментке муктаж: Фраунгофердин болжолунда, аба системаларын орнотуу үчүн €372 кВт/саат, жер астындагы күн батареялары үчүн €76 (Фраунгофер ISE, 2024).
  • Неравномерное освещение и дождь. Төлөк жана каптоо сызыктары күн бою кыймылдашат, ошондуктан түшүмдөр теңсиз өсөт, жаан-чачын панелдин четтеринен сызыктар менен агып өтөт, эгерде ал чогултулбаса же жайылбаса.
  • Фермадагы жумуштар. Төмөнкү колдор жолду тосуп турат; Хегелбахта аларды курчаган ленталар 8% аянтты иштен чыгарды.
  • Эрежелер жана жер. Көп өлкөлөрдө панелдердин астында жайгашкан аянт өзүнүн айыл чарба статусун же субсидияларын жоготот, эгерде эрежелер чыныгы эки эселенген колдонууну аныктабаса, Германиянын DIN SPEC 91434 стандарты жана Франциянын атайын агроволтаикалык тендерлери (Fraunhofer ISE, 2024).
Хеггелбах агроволтаикалык системасынын бийик темир таянычтары арасында өскөн дан эгиндери, үстүндө жайгашкан тегерек панелдер менен.
Хеггелбах, Германиядагы панелдердин астында өстүрүлгөн буудай. Photo: Tobi Kellner, CC BY-SA 4.0

Реалдуу долбоорлор, өлчөнгөн

ДолбоорБул эмнеЭмне өлчөнгөн же кабарланганБулак
Хегербах, Германия (2016-жылдан баштап)194 кВт/саат эки тараптуу панелдердин 5 м бийиктиги гектардын үчтөн бир бөлүгүн колдойт; катарлар аралыкта 9,5 м; буудай, картошка, сельдерей, карагат2017: карагат -5,3%, башка өсүмдүктөр -18-19%; жерди пайдалануу эффективдүүлүгү 160%. 2018 (ысык, кургак): сельдерей +12%, картошка +11%, буудай +3%, карагат −8%; жерди колдонуу эффективдүүлүгү 186%. Өсүмдүктөргө жарыктын таасири 30% төмөн. Электр энергиясы биринчи жылы 1,266 кВтч/кВт жана 2018-жылы 1,285 кВтч/кВт (249,857 кВтч), Германиянын орточо көрсөткүчү 950.Фраунхофер ISE, 2017; 2019
Биосфера-2 сыналгы станциясы, Аризона, АКШПанелдердин астында кургак климатта өстүрүлгөн жашылча-жемиштер, ачык аянтчалар менен салыштырганда жана нормалдуу күн панелиТүндүк өсүмдүктөр үчүн суук стрессти азайтып, кээ бир өсүмдүктөр үчүн тамак-аш өндүрүшүн жогорулатат; өсүмдүктөр үстүндөгү панелдер ачык жердегиден салкыныраак иштедиBarron-Gafford et al., 2019
Гелсдорф, Германия (2021)258 кВт/саат көлөмүндө жарык өткөрбөгөн панелдер органикалык алма бактарында, ал эми кар жааган кездеринде жана пластик каптоо менен салыштыргандаЖарык, өсүмдүк коргоо жана коомдук кабыл алуу боюнча изилдөө (результаты жүрүп жатат)Fraunhofer ISE, 2024
Гоби чөлүнүн чети, Кытай700 МВт., жаңгак плантациялары, ошондой эле оазистик процессти жайлатуучуЖөндөмдүүлүк жөнүндө кабарланды; көз карандысыз кесүү маалыматтары жарыяланбаганFraunhofer ISE, 2024
Япония, “күн энергиясын бөлүштүрүү”2013-жылдан бери 3,000ден ашык чакан системаларСистемалардын саныFraunhofer ISE, 2024

Бул жерден эки маанилүү сабак чыгат. Биринчиден, бир эле система бир жылда 160% натыйжа берип, кийинки жылы 186% көрсөткүчкө жеткен, анткени аба-ырайынын өзгөрүшү түшүмдүн көлөкөсүн өзгөрткөн: агроволтаикалык системаны көп мезгилдер боюнча баалоо керек. Экинчиден, дүйнөдөгү эң ири системалар дан эгиндери боюнча маалыматтарды өтө аз жарыялашат. Эң күчтүү далилдер азырынча бир нече изилдөө сайттарынан келип чыгат.

Күндүн тунук көрүнүшү: жарыктын түсүнө жараша бөлүнүшү

Жалпы панелдер жарыктын бир бөлүгүн бөлүшөт: бир тилкеси көлөкөдө, экинчиси күндүн нурунда болот. Жаңы панелдердин үй-бүлөсү аны түс боюнча бөлүшүүгө аракет кылат. Өсүмдүктөр 400 нанометрде фиолеттен 700 нанометрде кызгылт сарыга чейинки көрүнгөн жарыкта өсөт, бул нурлануу илимпоздор тарабынан фотосинтездик активдүү радиация деп аталат. Кызыл жарык фотосинтездин эң натыйжалуу жолдорун көрсөтөт, бирок көк жана жашыл жарык да колдонулат (McCree, 1971). Жер бетиндеги күн нурунун энергиясынын 43% гана бул диапазонго кирет; болжол менен 5% ультрафиолет жана 52% инфракызыл, алар өсүмдүктөр үчүн колдонулбайт (биздин интеграция ASTM G173 референттик спектри). Эгерде бир гана ультрафиолет жана инфракызыл нурларды алган панелди колдонсо, анда ал принцип боюнча, өсүмдүккө керектүү жарыктын дээрлик баарын берет.

Азырынча ар кандай этаптарда беш ыкма сыналып жатат:

  • Ачык-айкын панелдер аралыктар менен (коммерциялык). Кристаллдык элементтер айнекке жайгаштырылып, жарык аралыгы аркылуу түшөт; жогорудагы таблицада Гелсдорф алма бактары аларды колдонот. Бул соода жөнөкөй: электр энергиясы клеткасыз калган аймакка жараша төмөндөйт (Traverse et al., 2017). Европада төрт түрдөгү коммерциялык жылыткычтарды салыштырганда, жыл бою ичиндеги жарык орточо 0.8%га төмөндөп, панелдер менен капталган чатырдын ар бир кошумча 1%ы үчүн, жана чыгыш-батыш пландаштыруу жана шахматтык тактадагы сүрөттөлүш жарыктын көбүрөөк тең салмактуулугун камсыз кылат (Cossu et al., 2018).
  • Түстүү, люминесценттик панелдер (кичине коммерциялык орнотуулар). Шкалда бар боёктор көк жана жашыл жарыктын бир бөлүгүн сиңирип алып, аны силикон клеткаларынын ленталарына багыттайт; калганы ага өтүп, шклага өзүнүн магент нурун берет. Калифорния университетинин Санта-Круз шаарындагы коммерциялык өсүмдүктөр менен жүргүзүлгөн сыноолор учурунда, бул панелдердин астында отургузулган помидорлор алардын мөмөсүнүн саны жана салмагында аз өзгөрүүлөрдү көрсөттү жана бир аз аз суу колдонду (Loik et al., 2017). 2012-жылы компания биринчи коммерциялык люминесценттик күн концентраторун чыгарганын жана анын панелдерин АКШда жана Канадада жылыткычтарга орнотконун (Soliculture) билдирген.
  • Четинен ачык органикалык күн батареялары (лаборатория жана пилоттук). Карбон негизделген тунук пленкалар көбүнчө терең кызыл жана жакын инфракызыл жарыктарды сиңирүү үчүн иштелип чыгат. Түндүк Каролина штатынын университетинин изилдөөчүлөрү үч ар кандай органикалык клетка материалдарынан жасалган фильтрлердин астында кызыл жалбырактуу салат өстүрүп, жаңы салмакта же хлорофиллде эч кандай айырмачылыкты таппады (Ravishankar et al., 2021). Алардын энергия моделинен улам, мындай клеткалар менен жабылган жылыткычтар жыл бою Америка Кошмо Штаттарынын ысык жана орточо климатында колдонулгандан көп энергияны өндүрө алышат (Ravishankar et al., 2020). Лабораторияда, жартылай ачык органикалык клетка 8.8% натыйжалуулугуна жетишип, көрүнүүчү жарыктын 41% өтүп кетишине мүмкүндүк берет (Bates et al., 2023). Органикалык клеткалар сыртта канча убакыт жашай алышат, бул дагы чоң ачык суроо (Traverse et al., 2017).
  • Түздөн-түз ачык панелдер (лаборатория, биринчи терезе продуктулары). Алар ультрафиолет жана жакын инфракызыл нурларды гана сиңирип алышат жана таза стеклого окшош. 2011-жылы биринчиси күн нурунун 1,3% электр энергиясына айландырып, көрүнүүчү жарыктын 65%дан ашыгын өткөрдү (Lunt and Bulović, 2011). Ubiquitous Energy сыяктуу компаниялар азыр терезелер үчүн ачык күн нурунан коргогон каптооларды жасашат. Биз аларды алардын астында өсүмдүктөр жөнүндө жарыяланган практикалык сыноолорду таба алган жокпуз.
  • Электр энергиясын чыгарбаган жарык-салыштыруучу пленкалар (коммерциялык). Кванттык түктүү пленкалар, UbiQD тарабынан жылытуу үчүн сатылган, ультрафиолет жана көк жарыгын кызылга айландырат. 600 жана 660 нанометрде чыккан пленка астында өстүрүлгөн кызыл рим салаты, жөнөкөй пленкага караганда 13% жана 9% көбүрөөк тамак-аш кургак массасын алган (Parrish et al., 2021). Алар бул жерге тиешелүү, анткени алар да ошол эле ыкманы колдонушат, өсүмдүктүн эң аз колдонгон түстөрүн алуу, бул люминесценттик күн панелдеринин иши.
Металлдык рамкада жарык чачкан кызгылт түстүү пластиктен жасалган квадраттык бет, анын четтери боюнча кичинекей күн батареяларынын катарлары жана алыска алып баруучу зымдар.
Люминесценттик стекло как работает: краситель поглощает некоторые цвета и светит, а лист направляет свет к солнечным батареям на его краях. Бул иштелип чыккан модель; парниктик панелдер ошол эле идеяны колдонушат, бирок жарыктын көбүрөөк бөлүгү өтөт. Photo: Levita.lev, CC BY-SA 3.0

Башка компаниялар өздөрү айткандай, фермерлерге айнекти сатат. Грециядагы Brite Solar компаниясы ультрафиолет нурун кызылга айландырган нано-конструкциялуу жаркыраган панелдерди сунуштайт, ар бир өсүмдүк үчүн 30%дан 80%га чейинки ачыктыкты тандап алат (Brite Solar). Швейцарияда Insolight компаниясы өсүмдүктөрдүн каптоосун сатуу менен ал жарыктын 20% электр энергиясына айландырып, калган 80%ын 1.6 гектарлык өсүмдүктөр үчүн сактайт (Insolight). Бул компаниялардын өздүк маалыматтары, көз карандысыз изилдөөлөр эмес.

Кайчыланган кол, үстүндө он чакты кичинекей дөңгөлөк күн батареялары бар, жашыл түстөгү, ачык-айкын айнектен жасалган кичинекей квадрат кармап турат.
Лабораторияда жасалган органикалык күн батареясы: айнекке жарык өтүп кетүүчү тунук түстүү пленка. Photo: Aromaticmoleculessmell, CC BY 3.0

Бул эмнени билдирет? Түс-селективдүү панелдер - бул агроволтаикалык технологиянын эң эле мыкты идеясы, жана азырынча түшүмдүн натыйжалары кубанычтуу: салат жана помидор алардан тышкары да өсүп жатат, ал эми жарык-өзгөртүү пленкасы астында салат жакшыраак өстү. Анткени электр энергиясы кымбат. Көпчүлүк көрүнгөн жарыктын өсүмдүктү таштаган панели ультрафиолет жана инфракызыл нурларда жашашы керек, бүгүнкү күндүн ачык жана органикалык клеткалары күн нурунун бир нече пайызынан 10% чейинки бөлүгүн гана энергияга айландырат, ал эми коммерциялык кремний панелдери он жыл ичинде болжол менен 17% дан 25% га чейин көтөрүлдү (Fraunhofer ISE, Photovoltaics Report, 2026). Бизде люминесценттик, органикалык же ачык-айкын парник панелдеринин баасы тууралуу эч кандай маалымат жок. Бул баракчадагы сүрөттөр да ушул сыноону чагылдырган: бир сезондо жаңы эшиктин астында, анысыз эле үйдүн жанында, түшүмдү өлчөп, электр энергиясын эсептеп көрүшөт.

Баасы

_ПараметрлерЭлектр кубатын керектөөЖыл жана булак
4 метрден ашык бийиктиктеги агроэлектрдик станция, Германияорточо 0,08 евро кВт/саат (8,15 евроцент), жер үстүндөгү күн энергиясынан 50% жогору2024, Fraunhofer ISE guideline
Интерспейс агровольтаикс, Германияорточо 0,06 евро кВт/саат (6,03 евроцент), жер үстүндөгү күн энергиясынан бир аз жогору2024, ошол эле булак
Агроэлектрдик0.06ден 0.10 еврого чейин кВт/саат2024, ошол эле булак
Жер үстүндөгү күн электр станциясынын кошумча орнотуу наркы, АКШ$0.07 to $0.80 W үчүн (эң жогорку бийик имараттар астында)2020, NREL, Horowitz et al.
Утилиталык масштабдагы күн, АКШ$0.04 to $0.10 кВт/саат2026-жылдын июнь айы, Lazard LCOE+ версиясы 19
Эталон: имараттын үстүндөгү күн панелиболжол менен $0.19 борборлошконбиздин Фан-Двор модели
Коммерциялык жана коомдук күн панелдери, АКШ$0.09 to $0.20 кВт/саатИюнь 2026, Лазард

Таблицадагы маалымат: сайттын имараттын үстүндөгү баалуулуктарына салыштырмалуу, агровольтаикалык энергия арзан электр энергиясы; кадимки күн фермасына салыштырмалуу, ал кымбат. Бул жерде эң арзан киловатт-саат эмес, бирок түшүмдү өндүрүү үчүн керектелбеген киловатт-саат жөнүндө сөз болуп жатат. Фраунгофер белгилегендей, өз күчүн колдонгон ферма кВт/саат үчүн 14-16 евроцентке электр энергиясын сатып алуудан көрө, ал өндүргөн ар бир кВт/саат үчүн 7-9 евроцентти үнөмдөй алат.

Жаңы жылдык гүлдөр менен кооздолгон бактын үстүндө жайгашкан күн панелдеринин катарлары, артында университеттин имараттары.
Израилдеги Бар-Илан университетинде агроволтаикалык изилдөө аянты. Жакшы, кургак климатта панелдердин көлөкөсү түшүмдү көбөйтүүгө жана энергияны өндүрүү үчүн жардам берет. Photo: Kinglir2026, CC BY 4.0

Кайсы жерде жеңиши мүмкүн, кайсы жерде жеңиши мүмкүн эмес

Ал жеңиши мүмкүн:

  • Жарык, кургак жана күн нуру тийген аймактар, анда көлөкөлөр жана төмөнкү испарение өсүмдүктөр үчүн пайдалуу жана сугат сууну азайтат.
  • Мөмө, жаңгактар, мөмөлүү дарак жана жашылча үчүн адегенде эле бороон-чапкынга каршы торлор, жамгыр каптоо же күнгө каршы кийимдер керек: панелдер фермердин төлөгөн чыгымдарын алмаштырат.
  • Төлөнгө чыдамдуу өсүмдүктөр жана токойлор, мисалы, гүл чөптөрү, салат, шпинат жана көптөгөн дары чөптөрдү.
  • Айыл чарба жерлери корголгон жана адаттагыдай күн электр станциялары курулбай турган, же айыл тургундары жерди жоготууга каршы чыккан аймактар.
  • Өз энергиясын колдонгон фермалар сугаруу насостор, муздак сактоочу жайлар, сүт, кургатуу же электр техникасы үчүн.

Ал жеңе албайт:

  • Эң арзан электр энергиясы менен гана. Жер бетинде эч ким иштетүүнү каалабаган адаттагы күн фермасы дайыма арзаныраак болот.
  • Күнгө муктаж өсүмдүктөр үчүн жылуу, булуттуу климат, анда ар бир жарыктын бөлүгү түшүмдү жогорулатат.
  • Кайсы жерде чоң машиналар эркин иштеши керек, эгерде структура бийик жана кең болсо, бул аны кымбатка чыгарат.
  • Субсидиялар же эрежелер аны жашыруун күн электр станциясына айлантып жиберет. Бир нече койду нымдуу панелдердин астында багып алуу пайдалуу, бирок бул жерде жерди бөлүштүрүүнүн пайдасы тууралуу сөз болуп жатат.
Үч кой ылдый карай бурулган күн панелдеринин астында жайгашкан.
Гавайи, Ланайдагы Ла Ола күн фермасындагы койлор, панелдердин ортосунда жана астында жайгашкан. Бул жердеги эң көп кездешкен ыкма - жайытта күндүн нурун колдонуп, жерди эгүү. Фото: Меррилл Смит, АКШ Энергетика министрлиги, коомдук менчик

Эмне далилденген, ишенимдүү жана спекулятивдүү

Проверено: что совместное использование земли может привести к соотношению земель эквивалентов, превышающему 1 (160% и 186%, измеренные в Хегельбахе); что тень уменьшает урожайность солнечных культур в нормальных годах примерно на пятую часть при 30% снижении освещения; что тень помогает некоторым культурам в жарких, сухих условиях; что высокие структуры повышают стоимость электроэнергии.

Жакшылыктуу: агроволтаикалык система климат жылуулаган сайын ысык жана кургакчылыкка туруктуулукту жогорулатат (пробалар жана моделдөөлөр тарабынан колдоо тапкан, мисалы, Түндүк Италияда жаан-чачындуу күндүн астында өскөн кукурузга жасалган симулациялар, панелдердин астында түшүмдүүлүк бир топ жогорулады (Amaducci et al., 2018)); панелдер мөмө өстүрүүдө бороон-чапкындарды жана пластикалык каптооларды алмаштыра алат; Германиянын өзүндө эле ылайыктуу өсүмдүктөр үчүн 1700 ГВт агроволтаикалык энергияны өндүрүү мүмкүнчүлүгү бар (Fraunhofer ISE, 2024).

Спекулятивдүү: “1%дан аз жер семирткичтер глобалдык энергияга болгон муктаждыкты канааттандырышы мүмкүн” (Adeh et al., 2019) сыяктуу чоң глобалдык болжолдоолор, алар сактоону, тармактарды жана түшүмдү эске албайт; 25-30 жылдан ашык убакытка чейинки топурактын жана фермердик экономиканын узак мөөнөттүү таасирлери; өсүмдүктөр кандайча ар кандай панелдик геометрияларда жооп беришет, алар практикада текшерилбеген.

Жапониянын айыл жеринде суу каптаган талааларда өскөн буудай себилген көчөттөр, тунук темир полдорго орнотулган күн панелдеринин астында.
Камису шаарындагы буудай үстүндөгү күн энергиясын бөлүштүрүү, Ибараки, Япония. Япония 2013-жылдан бери 3000ден ашык чакан күн энергиясын бөлүштүрүүчү системаларды курду (Fraunhofer ISE, 2024). Photo: Σ64, CC BY 3.0

Ачык суроолор

  • Кайсы өсүмдүктөр, кайсы климатта, 20-40% көлөкөдө, он сезондо, бир же эки эмес, болжол менен түшүмүнүн 80%ын сактап калат?
  • Критикалык кыркуу стадиясында жарык өтүшү үчүн айланган панелдердин баасы фиксацияланган панелдерге караганда жогору болобу?
  • Панелдерден жааган сууну кантип чогултуп, аны кандайча бөлүштүрүү керек, ошондо ал жерди эротүүгө эмес, жардам берүүгө багытталат?
  • 30 жылдан ашык убакыт бою иштей турган фермаларда бийик имараттарды кармоо канчага турат жана алар камсыздандыруу жана техникалык каражаттарга кандай таасир этет?
  • Кандайча мыйзамдар “туура” панелдердин астында дыйканчылыкты эсептеп, жашыруун түрдө күн электр станцияларын чакырбай?
  • Бул баалуулук кимге таандык: фермерге, жер ээсине же энергетикалык долбоорду ишке ашыруучуга?

Эмнеге прототипке муктаж

Жаңы агровольтаикалык идея үчүн (жаңы структура, жаңы издөө стратегиясы, жаңы түшүм системасы), иштөөчү модель чыныгы түшүм жана чыныгы панелдер, панелдерсиз референттик участокко салыштырмалуу өлчөнгөн, жок дегенде бир толук сезонго.

ФазаИшБул эмнени далилдейтЖалпы чыгымУбакыт
0. Design studyЖыл бою жарык жана көлөкөнүн симуляциялык моделдөөсү, тандалган өсүмдүк үчүн түшүмдүн модели, структурасы жана чыгымдын болжолдуу суммасыДизайн кагаздагы кесүү үчүн жетиштүү жарык сактайт$10k to $30к2-3 ай
1. Кичинекей графиктин тестиРепликацияланган участоктогу бир нече киловатттык панелдер ачык референттик участка менен; жарык сенсорлору (PAR), топурактын нымдуулугу, жыйналган түшүм, электр кубатын өлчөөӨлчөнгөн түшүм жана электр энергиясы, биринчи жер эквиваленттүүлүк коэффициенти$40k to $120к1 өсүү мезгили
2. Көп сезондук сынак50-200 кВт, эки же андан көп мезгилде, агрономдун жетектөөсү менен, бир эле чарбадаЖылдан жылга өзгөрүү, техникага жеткиликтүүлүгү, фермерлердин кабыл алуусу$250k to $600к2-3 жыл
3. Commercial pilotРазрешение, подключение к сети, структурная сертификация, страхование урожаяБанктык долбоорөлчөмүнө жараша1-ден 2-жылга чейин

0-2 фазалар болжол менен $300,000 to $750,000 долларга бааланган, негизинен темир жана агрономия үчүн. Бул биздин болжолдор, цитаттар эмес.

Жаштар эгиндери эки узун сап түз, эки тараптуу күн панелдеринин ортосунда ачык көк асман астында өсүп жатат.
Даниядагы Орхус университетинин Фулум жайында 2022-жылы Гиперферма долбоору үчүн курулган изилдөөчү имарат. Мындай өлчөнгөн сыноолор, бир нече сезондо эгин жана электр энергиясы биргеликте, идеяны далилге айландырат. Photo: Marta Victoria, CC BY-SA 4.0

Бизге ким керек

  • Агроном же өсүмдүк физиологу - өсүмдүктөр тандап, репликацияланган участокторду түзүп, түшүмдү жана сапатты өлчөө үчүн.
  • PV системасынын дизайнери, bifacial жана tracking системалары менен тааныш жана тегерек моделдөөгө даяр.
  • Структуралык инженер бийик, узундуктагы конструкцияларды шамал жана кар менен жүктөө үчүн.
  • Фермердик партнер, жер, техника жана чыдамкайлык менен көп жылдык сыноо үчүн.
  • Гидролог жаан-чачындын бөлүштүрүлүшү, топурактын нымдуулугу жана сугат каражаттарын сактоо үчүн.
  • Айыл чарба экономисти жана жер пайдалануу боюнча юрист бизнес-кассаны жана эрежелерди текшерүүгө.

Болжолдуу идеяңыз барбы?

Балким, сизде арзан структура, көлөкөнү сүйгөн кесүү системасы же күндүн ичинде панелдерди жылдырып туруу үчүн акылдуу ыкма бар. Local Solar System Фондунун айрым мүчөлөрүнүн күчтүү энергия идеясы үчүн үндөшүү мүмкүнчүлүгү бар адамдар менен байланыштары болушу мүмкүн. Бир идеяны ишке ашыруу үчүн, ага иштөөчү, чыныгы жашоодогу, күчтү жаратуучу модель керек, аны бир инструмент менен өлчөө керек, бирок аны далилдөөгө болбойт. Эгерде физика жана сандардын ортосундагы байланыш чын болсо, анда биз аларды бул жердеги веб-сайтта жарыялай алабыз. Иштөөчү моделсиз капиталды чогултуу өтө кыйын, биз финансылоону, кирешелерди же презентацияларды убада кыла албайбыз.

Агроэлектрдик энергия үчүн, эң арзан өлчөөчү иштөөчү модель катары эсептелет бир өсүү мезгили кичинекей аянттын астында панелдердин жанында бирдей ачык аянт, жарык сенсорлору менен, жыйналыштын салмагы жана электр кубатын өлчөө. Бул биринчи өлчөнгөн жер эквиваленттүү мамилени берет. Аны contribution form аркылуу жөнөтүп, анын башка идеялар менен салыштырылышын idea radarда карап көрүңүз. Бир туугандык ыкмалар: жүрүүчү күн талаалардын ордуна суу бетин колдонот, жана PV-термикалык чатырлар чатырларды эки жумушка жасайт.

Булактар

  1. Кыргыз Республикасынын эл артисти (2017). Күн энергиясын пайдалануу жана өндүрүш: агрофотоволтаикалык технология жерди колдонуунун натыйжалуулугун 60 пайызга жогорулатат. Press release, Heggelbach first-year results.
  2. Кыргыз Республикасынын эл артисти (2019). Агрофотоэлектрдик: 2018-жылдын ысык жайында жогорку түшүмдүүлүк. Пресс-релиз.
  3. С.Сейфуллин, М.А. Ахунбаев ж.б. (2024). Агроэлектрдик: айыл чарба жана энергетикалык транзит үчүн мүмкүнчүлүктөр. Германия үчүн жол көрсөткүч, 3-том. Фраунгофер атындагы институту.
  4. А., А., А., А., А., А., А., А., А. (2019). Агрофирмалык системалар: колдонмолор, көйгөйлөр жана мүмкүнчүлүктөр. Обзор Agronomy for Sustainable Development 39, 35.
  5. А., Жумабекова С., Жолдошова Г., Кыдыралиева Б. (2011). Жерди оптималдаштыруу үчүн күндүн фотоэлектрдик панелдерин жана азык-түлүк өсүмдүктөрү менен айкалыштыруу: жаңы агроэлектрдик схемаларга карай. Renewable Energy 36(10), 2725-2732.
  6. А.А., Г.А., М.А., Р.Л., М.А., К.А., С.А., Ж.А., Д.А., И.А., Т.А. (2019). Агроэлектрдик энергия кургакчылыкта тамак-аш, энергия жана суу менен камсыздоо үчүн пайдалуу. Nature Sustainability 2, 848-855.
  7. Amaducci, S., Yin, X. and Colauzzi, M. (2018). Электр энергиясын өндүрүү үчүн жерди оптималдаштыруу үчүн агровольталык системалар. Applied Energy 220, 545-561.
  8. А.А., А.М., А.С., А.К., А.И., А.Н., А.Ж., А.Б. (2019). Күндүн PV энергиясынын потенциалы эгин талааларында эң чоң. Scientific Reports 9, 11442.
  9. Horowitz, K., Ramasamy, V., Macknick, J. and Margolis, R. (2020). Капиталдык чыгымдар эки максатта колдонулуучу фотоэлектрдик жабдуулар үчүн: 2020-жылга карата жер үстүндөгү ПВ системалары үчүн опылоочуларга жагымдуу өсүмдүктөр, жайыт жана түшүм. NREL/TP-6A20-77811.
  10. Lazard (June 2026). Энергиянын 19-версиясы: solar utility $40 to $98 МВт/саат; коомдук жана К&И күн $88 to $197-жылдан кийин.
  11. Маккри, К.Дж. (1971). Активдүү спектр, абсорбция жана кванттык фотосинтездин түшүмдүүлүгү өсүмдүктөрүндө. Agricultural Meteorology 9, 191-216.
  12. ASTM G173-03 reference air mass 1.5 spectra, via the National Laboratory of the Rockies (formerly NREL). Энергиянын бөлүктөрү боюнча диапазондор глобалдык тилт спектринин интеграциясы болуп саналат.
  13. Транспорттук байланыштар: темир жол, аба, суу, деңиз жана авиа. (2017). Бул бөлүктөр фотоэлектрдик эффекттин пайда болушуна себепчи болот. Nature Energy 2, 849-860.
  14. А., А., А., А., А., А., А., А., А., А., А., А. (2018). Европадагы негизги коммерциялык фотоэлектрдик жылыткычтардын түрлөрүнүн ичинде күн радиациясынын жайылышын баалоо жана салыштыруу. Renewable and Sustainable Energy Reviews 94, 822-834.
  15. Loik, M.E., Carter, S.A., Alers, G. et al. (2017). Электр энергиясын өндүрүү үчүн күндүн нурлары жана суудан алынган электр энергиясы колдонулат. Жердин келечеги 5, 1044-1053.
  16. Ravishankar, E., Charles, M., Xiong, Y. et al. (2021). Органикалык күн энергиясы менен иштеген парниктерде өсүмдүктөрдүн өндүрүшүн жана энергияны чогултуу балансын түзүү. Cell Reports Physical Science 2, 100381.
  17. Ravishankar, E., Booth, R.E., Saravitz, C. et al. (2020). Жартылай ачык органикалык күн батареяларын колдонуу менен энергияны үнөмдөөчү жылыткычтарды куруу. Джоуль 4, 490-506.
  18. Bates, M., Malhado, C., Yang, C., Herrera, C.K. and Lunt, R.R. (2023). High efficiency transparent and semi-transparent photovoltaics based on a layer-by-layer deposition. Solar RRL 7, 2200962.
  19. Р.Р. Толстой, В. (2011). Терезелерди жана энергияны үнөмдөөчү тиркемелерди колдонуу үчүн ачык, жакын инфракызыл органикалык фотоэлектрдик күн батареялары. Applied Physics Letters 98, 113305.
  20. Parrish, C.H., Hebert, D., Jackson, A. et al. (2021). Спектрдик сапатты кванттык тактар менен оптималдаштыруу, контролдонгон чөйрөдө түшүмдү жогорулатуу үчүн. Биологиялык байланыштар 4, 124.
  21. Fraunhofer ISE (2026). Photovoltaics Report, версия 14 июль 2026.
  22. Компаниянын маалыматы (компаниялардын өз билдирүүлөрү, көз карандысыз сыноолордон эмес): Soliculture; Ubiquitous Energy; UbiQD, UbiGro; Brite Solar; Insolight.
  23. Local Solar System Foundation (2020, моделди жаңылоо 2026). Фен дубалы: ачык модель, күн панелдеринин устундук үлгүсү.