Bu saýtdaky käbir diller maşyn terjime edilip we hatalar içerip biler. Işle Orjinal inglizçe okalsyn
Heggelbach, Germanya'da bir bugdaý meýdany üstünden çelik baglanyşly gün şöhle panelleriniň sanawlarynyň howadan görlüşi, arkasynda agaçlar we ýaşyl daglar.
Ekologiýa

Gün şöhlesi

Bir hektar önümçilik meýdany bugdaý ekmek ýa-da elektrik öndürmek üçin ýeterlikdir. Panelleri ýeterlik belentde goýsaň, olar ikisiniň hem köp bölegini edip bilerler. Sowal haýsy ekinleri, näçe möçberde we haçan ekmek gerekdigidir.

Tobi Kellner (CC BY-SA 4.0)

Gün şöhlesi fermalary topraga mätäçdir, we gün şöhlesi üçin iň gowy ýer, açyk, düz we güneşli, köplenç oba hojalyk meýdanydyr. Bu iýmit we energiýa arasyndaky sessiz bir dawany döredýär. Agrivoltaics (agrophotovoltaics ýa-da gün şöhlesini paýlaşmak) ony çözmäge synanyşýar: paneller belent goldawa ýa-da giň aralykdaky satırlarda, ekinler bilen ýa-da olara aralarynda we aralarynda.

Dogry jemleme: agrivoltaics bir hektaryň jemi öndürijiligini köplenç 50% -den 80% -e çenli ýokarlandyrmak üçin subut edildi, emma ol her wagt normal gün şöhlesi fermasyna garanyňda biraz elektriki energiýa sarp edýär, köplenç açyk meýdana garanyňda hasyly az salýar we gurmak üçin ikisindenem has köp pul gerek bolýar. Ol kölegiň ekinlere kömek edýändigi, topragyň öçürmek üçin gaty gymmatlydygy ýa-da düzgünler ekinçilik dowam etdirmegi talap edýändigi ýerde ýeňiş gazanýar.

186%2018-nji ýylyň gyzgyn gyş aýlarynda Heggelbach synagynda ýer peýdalanmak netijeliligi: kartoşka hasylynyň 103% plus güneş fermasynyň elektrik energiýasynyň 83% (Fraunhofer ISE, 2019)
üçden biraz gün şöhlesi ösümliklere ýetýär tipiki üsti-baş sistema astynda (Weselek et al., 2019)
14 GBof agrivoltaic capacity worldwide by 2021, 12 GW of it in China (Fraunhofer ISE, 2024)
+50%Germaniýanyň ortaça ýere oturdylan gün şöhlesi fermasyna garşy ýokary üsti-baş sistemalaryň elektrik bahasy (Fraunhofer ISE, 2024)

Bu nämedir

Üç giň dizaýn bar (Fraunhofer ISE, 2024):

  • Overhead (stilted) systems. Panels on a frame four to six meters high, so tractors and combine harvesters can pass below Dünýäde iň gowy öwrenilen mysal Günorta Germaniýadaky Heggelbach.
  • Interspace systems. Normal beýiklikde panelleriň satırlary aralarynda giň ösümlik çyzykly bilen. Günorta we günbatara tarap ýüzlenen vertikal, iki taraply (bifasial) paneller bir wersiýadyr: Germaniýada Eppelborn-Dirmingende 2 MW vertikal sistema azyndan 90% meýdany ekin üçin galdyryp biler.
  • Konwensional güneş fermalary astynda otlap we tohumlanýan ýerler. Paneller astyndaky goçlar köp; hektara düşýän önümçilik bahasy az, we käbir hünärmenler buny agrivoltaics diýip hasaplamaýarlar.
Aerial view of long walls of vertical solar panels running across green farmland, with wide stripes of grass between them.
An interspace system: walls of vertical two-sided panels at Aasen, near Donaueschingen in Germany, built by Next2Sun Traktorlar satırlaryň arasynda giň zolaklar işleýär, we paneller bir ýüzünde agşam güneşi we beýlekisinde günorta güneşi alyp biler. Photo: Tobi Kellner, CC BY-SA 4.0

Bular (ýörite) üzümlikleriň, baglaryň we miweleriň üstüne gün şöhlesini geçirýän diwarlary we panelleri bolan öýlerdir.

Nädip işleýär

Işiň çägi ikiye bölünýär, iki esse edilmeýär. Bir meýdanda gün şöhlesi belli bir mukdarda sarp edilýär: eýýäm köpçülikleýin oba hojalyk ýerlerinde her metrden ýylda takmynan 1000-2000 kWh. Paneller onuň bir bölegini kesýär we çypar gabygyny alýar. Bu ýerdeki trik, birçok ekinler tomusda gün şöhlesini doly ulanyp bilmeýär. Bir ýaprakda fotosintez ýagtylyk bilen ýokarlanýar we soňra ýagtylyk batlylyk nokadynda düzleşýär; ondan ýokary, goşmaça ýagtylyk ösmekden has köp gyzgynlygy we suw stresini goşýar. Gölge-daşarly ekinler, ýagtylykdan bir bölegini alyp gidýän bolsa, çalymdaş ösümlikler, çybyk agaçlary, birçok miweler we üzümler ertir süýşürýär we az ýitýär (Fraunhofer ISE, 2024). Güne-agyrýan ekinler, ýagny bugdaý ýa-da arpa sowuk ýyllarda has köp ýitýär.

The land equivalent ratio. Shared field to judge the standard way is LER = Y_crop,shared / Y_crop,alone + Y_power,shared / Y_power,alone Saýlawlar 1.0-nyň LER-i paýlaşmak topragy iki böleklere bölmekden has gowy däl diýmekdir; 1.6 bolsa paýlaşylan bir hektar 1.6 tapawutlananlaryň işini edýär diýmekdir. Dupraz we onuň kärdeşleri tarapyndan taýýarlanan model günorta Fransiýada bugdaý we gün şöhlesi üçin 1.35-den 1.73-e çenli boljakdygyny çaklapdyrlar (Dupraz et al., 2011).

Heggelbach üstden görlen: altyn reňkli bir hasyl meýdany üstünde ak çemçede kowumly panelleriň satry, her satry onuň ýanyndaky hasylyň üstüne uzak kowumly kölge goýýar.
Photo: Tobi Kellner, CC BY-SA 4.0

Gölge mikroklimati üýtgedýär. Panelleriň astynda toprag bahar we gyşda sowuk galýar, az suw buharlaşýar, we gyzgyn, gurak wagtlarda ekin açyk meýdandan has gowy bolup biler (Barron-Gafford et al., 2019; Fraunhofer ISE, 2019). Paneller hem peýdaly: ösümlikleriň üstündeki ýagyş howalary olary çyrpyk ýerdäki panellerden biraz sowuk saklaýar.

Electricity per hectare falls. Saýlawlar ýagty we maşynlar üçin aralykly bolmaly, şonuň üçin az paneller girer. Heggelbachda her hektar üçin gurlan kuwwatlyk adaty gün şöhlesi fermasyndan 25% pesdi, ýöne iki taraply paneller ýerden ýokary ekstra reflektirlenen ýagtylygy alypdy, şonuň üçin her hektar üçin elektrik energiýasy normal fermanyň 83% -ini düzdi.

_Gün tertibi

Teoretik. Gün şöhlesi paýlaşylýar: paneller her kilowat-sagat şöhle alýar, ekin ýetişmeýär. Agrivoltaics diňe bir ekin alnan ähli nury ulanmaýan (ýa-da ondan zyýan çeken) bolsa, bölünip ýer peýdalanyp biler. Ýokary panel çyglylygynda iki hasyl hem gysgalýar: bir kadaly gün şöhlesi fermasy her bir hasylyň kabul edip biljek ýerinden has köp ýere eýedir.

Praktiki.

  • Crop choice. Normal German ýylynda üsti-baş sistemalar bugdaý, kartoşka we selýeriýa üçin 18% -den 19% -e çenli çykdajy edýär. Bu diňe elektrik energiýasyndan alynýan girdejiler ony doldursa we hasyl daýhanlaryň bazara çykarmak üçin kabul edilip biljek möçberden ýokary bolsa (80% çemesi) kabul edilýär.
  • Structure costs. A combine harvester spanning tall frames need more steel and deeper foundations: Fraunhofer estimates €372 per kWp for the mounting of overhead systems against €76 for ground-mounted solar (Fraunhofer ISE, 2024).
  • Işiň we ýagşyň deň bolmadyklygy. Gölge we damja çyzgylary gün içinde hereket edýärler, şonuň üçin ekinler deň bolmadyk derejede ösýär, we ýagyş ýygnalan ýa-da ýaýran bolsa paneliň kenarlaryndan çyzgylarda akýar.
  • Farm work. Supports get in the way; at Heggelbach the stripes around them took 8% of the field out of production.
  • Rules and land. Birçok ýurtlarda paneller astynda bir meýdança öz önümçilik statusyny ýa-da subsidiýalaryny ýitirir eger düzgünler hakykatda ikinji ulanmak hökmünde hasaplanýan zatlary kesgitlemese, Germaniýanyň DIN SPEC 91434 standarty we Fransiýanyň agrovoltaics tenderleri ýaly (Fraunhofer ISE, 2024).
Crops growing between the tall steel supports of the Heggelbach agrivoltaic system, with tilted panels overhead.
Photo: Tobi Kellner, CC BY-SA 4.0

Real proýekt, ölçeýji

LaýyklykBu nämedirNäme ölçenildi ýa-da habar berildiMenba
Heggelbach, Germaniýa (2016-dan başlap)194 kWp iki taraply paneller 5 m bir hektaryň üçden birini goldaýar; saýtlar 9.5 m aralykda; bugdaý, kartoşka, seleriak, clover grass2017: clover −5.3%, other crops −18 to −19%; land use efficiency 160%. 2018 (hot, dry): celeriac +12%, potatoes +11%, wheat +3%, clover −8%; land use efficiency 186%. Light on the crop 30% lower. Electricity 1,266 kWh per kW in the first year and 1,285 kWh per kW in 2018 (249,857 kWh), against an German average of about 950Fraunhofer ISE, 2017; 2019
Biosfera 2 synag meýdançasy, Arizona, Birleşen ŞtatlarAçyk meýdança we adaty gün şöhlesi arşiwi bilen deňeşdirilende, gurak howada paneller astynda ösýän bakja ekinleriGölge ösümlikleriň suwsuzlyk stresini azaltdy we käbir ekinler üçin iýmit öndürijiligini artdyrdy; ösümlikler üstündeki paneller çyrpyň üstünden sowukrak işlediBarron-Gafford et al., 2019
Gelsdorf, Germaniýa (2021)258 kWp yarym-açyk paneller bir organik elma bagynyň üstünde, ýagyş çüýşeleri we plastik örtükler bilen deňeşdirilendeIşiň netijeleriFraunhofer ISE, 2024
Gobi çöliniň çetleri, Çin700 MWp, berry plantasiýalary, şeýle hem çölleşmeni peseltmek üçinIňlisçeFraunhofer ISE, 2024
Japan, “solar sharing”2013-den bäri 3,000’den gowrak kiçi sistemlerSystemleriň sanyFraunhofer ISE, 2024

Bu ýerde iki ders göze ilýär. Ilki bilen, şol bir sistema bir ýylda 160% netije berdi we ýene bir ýylda 186%, sebäbi howanyň hasyl üçin näme aňladýandygyny üýtgedi: agrovoltaika köp ýyllaryň dowamynda baha berilmelidir. Ikinjiden, dünýäde iň uly ulgamlar iň az hasyl maglumatlaryny çap edýärler. Bu barada iň güýçli delil häzirem birnäçe barlag saýtlaryndan gelip çykýar.

Gör-ýaşyl güneş: ýagtylygy renk boýunça böl

Ýönelik paneller boşluk bilen ýagtylygy paýlaşýar: meýdanyň bir zolagy kölgede, beýlekisi güneştedir. Panelleriň täze bir maşgalasy ony renk bilen bölmäge synanyşýar. Ösümlikler görnüp duran ýagtylykda ösýär, 400 nanometrde boýagdan 700-e çenli çuňňur gyzyla çenli, bu bandy alymlar fotosintetik işjeň radiasiýa diýýärler. Gyzgyn ýagty her bir ýagty parçaça üçin fotosintezi iň gowy alyp barýar, emma mawy we ýaşyl ýagty hem ulanylýar (McCree, 1971). Gün şöhlesiniň diňe 43% energiýasy bu bandda düşýär; takmynan 5% ultrawiolet we 52% infrakyz, bular ekinler ösmek üçin ulanmaýar (biziň ASTM G173 referans spektriniň birikdirmegi). Bir panel diňe ultrawiol we infrakyzlary alyp, esasda, ekinlere az-kem ähli ýangyçy goýberer.

Beş usul bar, olar dürli tapgyrlarda synag edilýär:

  • Semi-transparent panels with spaced cells (commercial). Normal silicon cells are set apart on glass so that light falls through the gaps; the Gelsdorf apple orchard in the table above uses them. Bu söwda ýönekeýdir: elektriklik öýjüksiz galan ýer bilen deňeşdirilende pese düşýär (Traverse et al., 2017). Ýewropada dört söwdaly tebigy gazyň görnüşleriniň deňeşdirilişinde, bir ýyldan gowrak wagt içindeki ýagtylyk ortaça 0.8% azaldy, her panel bilen örtülen dagyň goşmaça 1% üçin, we bir şimal-günbatar ýerleşişi we şaýkaç kartanyň şekili ýagtylygy has deň derejede ýaýradýar (Cossu et al., 2018).
  • Reňkli, ýanýan paneller (kiçi söwda gurnamalary). Şamda bir boýa mawy we ýaşyl ýagtylyklaryň bir bölegini siňdirýär we ony silikon hücreleriň çyzyklaryna ugradýar; galany içinden geçýär, bu şama magenta ýakymyny berýär. Kaliforniýa uniwersiteti, Santa Kruz tarapyndan bir söwdaly ýetişdiriji bilen geçirilen synaglarda bu paneller astynda duran tomatlar öz miweleriniň sanynda we agramynda az üýtgeşme görkezdiler we biraz az suw ullandylar (Loik et al., 2017). Soliculture, 2012-nji ýylda ilkinji söwdaly gün şöhlelendirijisini hödürledi we Birleşen Ştatlarda we Kanadada öz panellerini ýyladyşhanalara oturtdy (Soliculture).
  • Semi-transparent organic solar cells (laboratory and pilot). Inçe karbon esasly filmler köplenç çuňňur gyzyl we ýakyn-infrakyz ýagtylygy siňdirmek üçin sazlanyp bilner. North Carolina State University-niň alymlary üç dürli organiki hünärlerden taýýarlanan filtrler astynda gyzyl ýaprakly salat ösdürip ýetişdirdiler we täze agramy ýa-da hlorofilde hiç hili ähmiýetli tapawut tapmadylar (Ravishankar et al., 2021). Olaryň energiýa modeli şeýle öýjükler bilen örtülen ýyladyşhanalaryň Birleşen Ştatlaryň gyzgyn we ortaça klimatynda ulanýanlaryndan bir ýylda has köp energiýa öndürip biljekdigini tapdy (Ravishankar et al., 2020). Laboratoriýada, bir ýarym-açyk organiki hücre 8.8% täsirlilik gazanyp görnükli ýagtylygyň 41% geçmegine mümkinçilik berýär (Bates et al., 2023). Organik hücreler daşky gurşawa näçe wagt durýanlygy henizem uly açyk sorag bolup galýar (Traverse et al., 2017).
  • Tam şemaldan aňsatlyk bilen geçýän paneller (laboratoriýa, ilkinji äpişge önümleri). Olar diňe ultrawiolety we ýakyn infrakyşly şöhleleri siňdirýär we az-kem açyk şaý ýaly görünýär. Ilki, 2011-nji ýylda, gün şöhlesiniň 1.3% -ni elektrik energiýasyna öwürdi we görnüp duran şöhleniň 65% -den gowragyny geçirip bildi (Lunt we Bulović, 2011). Ubiquitous Energy ýaly kompaniýalar indi äpişgeler üçin şemally güneş örtügini düzýärler. Biz olardan aşakda haçan-da bir ekinleriň çap edilen meýdan synaglaryny tapmadyk.
  • Elektriki bolmadyk ýagty-öwrýän filmler (ticar). Quantum dot filmler, UbiQD tarapyndan üzümlik üçin satylýan, ultrawiolet we mawy ýaňyny kırmızıya döndürýär. 600 we 660 nanometrede ýaýraýan filmler astynda ösýän gyzyl romaýn salaty, ýönekeý bir filmden has köp 13% we 9% iýmitlendiriji gurak massa gazandy (Parrish et al., 2021). Olar şu ýere degişlidir sebäbi şol bir trik, ekinleriň iň az ulanýan reňklerini almak, gün şöhlelendiriji paneller edýän zat.
A square sheet of glowing pink plastic in a metal frame, with small solar cells rowed along its edges and wires leading away.
Luminescent glass how works: the dye absorbs some colors and lights, and the sheet guides that light to sun cells at its edges. Bu işleýän model; garaňky öý panelleri şol bir pikirden peýdalanyp dur ki, ondan has köp ýagtylyk geçsin. Photo: Levita.lev, CC BY-SA 3.0

Diňe özleri üçin önümçilik edýän firmalar, özleriniň isleglerine görä, üzüm satýarlar. Ýunýada Brite Solar ultramelewşe şöhlesini gyzyl şöhlesine öwürýän nano-gorag bilen ýarym-açyk panelleri hödürleýär, her bir ekin üçin 30% we 80% aralygynda açyklygy saýlap biler (Brite Solar). Insolight in Switzerland sells a crop cover that it says sends about 20% of the light to electricity and keeps 80% for plants at a 1.6 hectare plant nursery (Insolight). Bular kompaniýalaryň öz sanlary, garaşsyz synaglardan däl.

A glowed hand holding a small square of tinted, see-through glass with an dozen of tiny round solar cells on it.
Photo: Aromaticmoleculessmell, CC BY 3.0

Bu näme üçin gerek? Reňk-saýlawly paneller agrovoltaiksde iň gowy pikirdir, we hasyl netijeleri şu wagta çenli begendirýändir: salat we tomat olarsyz hem ösdi, we salat ýagty-şowulýan film astynda has gowy ösdi. Elýeterli elektrik energiýasy. Görnüp durýan ýagtylygyň köpüsini çykarýan panel ultramelewşe we infrakökde ýaşamaly, we häzirki zaman açyk we organiki hücreler diňe bir az göterimden 10% a çenli gün şöhlesini energiýa öwürýärler, emma söwda silikon panelleri on ýylda 17% -den 25% -e çenli ýokarlanypdyr (Fraunhofer ISE, Photovoltaics Report, 2026). Biz hiç bir özbaşdak çap edilen tölegleri ýanýan, organik ýa-da şeffaf gazhana panelleri üçin tapmadyk. Bir önümçi üçin, bu sahypanyň gaýtalanyp gelýän testi şudur: täze gapy astynda bir möwsümlik hasylyň we elektrik energiýasynyň ölçegi, onuň ýokdugy ýaly öýüň ýanynda.

Neçe

OpşenlerElýeterliÝyl we çeşme
Ýokary agrowoltaik (4 m-den ýokary), Germaniýaortaça €0.08 per kWh (8.15 euro cents), ýere oturdylýan gün şöhlesinden 50% ýokary2024, Fraunhofer ISE guideline
Interspace agrivoltaics, Germaniýaortaça €0.06 per kWh (6.03 euro cents), az-aňsat ýere-goşulan gün şöhlesinden ýokary2024, şol bir çeşme
Umumy0.06$dan 0.10$a kWh2024, şol bir çeşme
Birleşen Ştatlarda ýere oturdylýan gün şöhlesi fermasynyň goşmaça gurnalan bahasy$0.07 to $0.80 per W (highest for crops under tall structures)2020, NREL, Horowitz et al.
Utility-scale solar, United States$0.04 to $0.10 per kWhJune 2026, Lazard LCOE+ version 19
Benchmark: rooftop solar on a buildingabout $0.19 centralFan Wall model
Birleşen Ştatlaryň söwda we jemgyýetçilik diwarly gün şöhlesi$0.09 to $0.20 per kWhJune 2026, Lazard

Täblisaň näme diýýäni: saýtyň daşyndan gözläp görlen ölçeglere görä, agrovoltaika gymmatly elektrikdir; adaty gün şöhlesi fermasyna görä, has gymmatlydyr. Bu ýagdaý iň gymmatly kilowatsöadyň däl, eýsem hasyl üçin çykdajy gerek bolmadyk kilowatsöadyň ýagdaýydyr. Fraunhofer öz güýjüni ulanýan bir fermanyň, 14-den 16 euro sent / kWh-a elektrik energiýasyny satyn almakdan başga-da, öndürýän her bir kWh üçin 7-den 9 euro sent tygşytlaýandygyny belleýär.

Agyrylan gün şöhle panelleriniň sanawlary, ýaprakly yaşıl ösümlikleriň üstünde, ýokaryk galdyrylan çyralaryň üstünde, uniwersitet binalarynyň arkasynda.
Israýylda Bar-Ilan uniwersitetinde agrowoltaiki gözleg meýdançasy. Ýygynly, gurak howada panelleriň kölgeleri ekinlere kömek edip biler hem-de energiýa öndürip biler. Photo: Kinglir2026, CC BY 4.0

Oň ýeňip biljek we ýeňip bilmejek ýeri

Ony ýeňip biler:

  • Warm, dry and sunny regions, where shade and lower evaporation help crops and cut irrigation.
  • Mewalar, üzümler, agaçlar we bakjalyklar şu wagtdan bäri dag çyralarynyň, ýagyn örtükleriniň ýa-da kölge örtüginiň zerurlygy bar: paneller ekinçi töleýän bahany çalşyrýar.
  • Gölge-daşarkyly hasyl we otluk ýaly, çybyk otluk, salat, spinak we birçok otluk
  • Döwlet tarapyndan goralan ýerler we adaty gün şöhlesi fermasy rugsat edilmez, ýa-da jemgyýetçilik ekin meýdanlaryny ýitirmekden gaça durýan ýerler.
  • Öz energiýasyny suw arassalaýjy pompalar, sowuk saklaýyş, süýt almak, gurçuklar ýa-da elektrik maşynlary üçin ulanýan fermalar

Oň ýeňip bilmez:

  • On the cheapest electricity alone. A normal solar farm on land no one wants to farm will always be cheaper.
  • Söňki, bulutly klimatlarda güneş-agyrýan ekinler bilen, her bir ýeliň azlygy hasyl üçin hasaplanýar.
  • Nädip ki uly maşynlar erkin işlemeli, eger-de gurluş beýik we giň bolsa, bu ony has gymmatly edýär.
  • Subsidiýalar ýa-da düzgünler bu ýere gizlinlikde gün şöhlesi fermasyny döredýär. Birnäçe goçuň çuňlukly doldurylan panelleriň astynda otlamak peýdaly, emma bu sahypanyň hakda gürrüň edýändigi toprak paýlaşmakdan gazanylýan girdeji däl.
Three sheep lying in the shade in long grass under tilted solar panels on steel posts.
Lanai, Hawaii'deki La Ola güneş önümçilik meýdançasyndaki goçuň, çopany panelleriň arasynda we astynda saklaýar. Gün şöhlesini saklamak üçin iň köp ulanylýan usuly otlamakdyr. Fotosurat: Merrill Smith, ABŞ-nyň Energetika ministrligi, jemgyýetçilik eýeçiliginde

Näme subut edilen, mümkin we spekulatiw

Doklad: 1den ýokary bir ýer ekwivalentlik nisbine ýetip biler (Heggelbachda ölçenilen 160% we 186%); kölegiň günden açlyk çekýän ekinleriň hasylyny normal ýyllarda 30% ýagty azaldylanda bäşden birine çenli azaltýar; kölegiň gyzgyn, gurak şertlerde käbir ekinlere kömek edýär; beýik binalar elektrik sarpnamasyny artdyrýar.

Plausible: that agrivoltaics improves crops resilience to heat and drought as the climate warms (supported by trials and modelling, such as simulated rainfed corn in northern Italy which yielded more and more steadily under panels (Amaducci et al., 2018)); that panels can replace hail nets and plastic covers in fruit growing; that Germany alone has room for about 1,700 GW of agrivoltaics on suitable crops (Fraunhofer ISE, 2024).

Spekulatiw: “1% az ösümlik meýdany global energiýa isleglerini deňeşdirip biler” (Adeh et al., 2019) ýaly uly global hasaplamalar, saklamak, gridler we ösümlikler; topragyň we ösümlik ekonomiýasyna uzak möhletli täsirleri 25-den 30 ýyla çenli; ösümlikleriň ýerde synlanman gaty dürli panel geometriýalar astynda nähili jogap berýändigine üns bermeýär.

Ýapon oba ýerlerinde, suw basýan ekin meýdanlarynda ösýän bugdaýyň ösümlikleri, gün şöhlesinden peýdalanýan panelleriň astynda.
Kamisu, Ibaraki, Ýaponiýada bugdaý üçin gün şöhlesinden peýdalanmak. Ýaponiýa 2013-nji ýyldan bäri 3,000-den gowrak kiçi gün şöhlesini paýlaşmak ulgamlaryny gurdy (Fraunhofer ISE, 2024). Photo: Σ64, CC BY 3.0

Aç

  • Haýsy ekinler, haýsy klimatlarda, 20-den 40% töweregi kölge astynda, on ýyla golaý, bir ýa iki däl, öz öndürijiliginiň azyndan 80% -ini saklaýar?
  • Kritik hasyl almak tapgyrlarynda ýagtylygy geçirmek üçin dönýän gözleýji paneller, öz bahasyny hak etmek üçin sabit panelleri ýeňip bilermi?
  • Panellerden ýagan suw nädip toplanmaly we ýaýradylmalydyr, şonda ol erod etmekden has köp kömek eder?
  • 30 ýyldan gowrak wagtlap işleýän maldarçylykda ýokary binalaryň saklanylmagy hakykatda näçe töwerek çykdajy talap edýär we olar sığorta we maşynlara nähili täsir edýär?
  • Dürli düzgünler “aýdyň” paneller astynda ekinleri haçan hasaplaýar, güneş ekinlerini çagyrman?
  • Bu gymmatlyk kime degişlidir: daýhana, ýer eýesine ýa-da energiýa öndürijisine?

Işleýji prototipiň näme gerek bolar

Täze bir agrovoltaik pikir üçin (täze bir gurluş, täze bir gözleýiş strategiýasy, täze bir ekin sistemasy), işleýän modeliň manysy hakykatda ekin we hakykatda paneller, panelsiz referensiýa meýdançasyna garşy ölçenilýär, azyndan bir doly möwsüm üçin.

FaýllarIşBu nämeni subut edýär_GöçürZaman
0. Design studyÝylda ýagtylyk we kölge simulýasiýasy, saýlanan ekin üçin ekin modeli, gurluş we çykdajylar hasaplamasyDizaýn kagyzda kesmek üçin ýeterlik ýagtylygy saklaýar$10k to $30k2 to 3 months
1. Kiçi Plot TestAç referans çyzgy bilen gaýtalanan çyzgy üstünden bir näçe kilowatt paneller; ýagtylyk sensýorlary (PAR), topragyň ýelmeşi, hasyl alnanda girdeji, elektrik ölçeýji_Gün tertibi$40k to $120k1 ýyl
2. Multi-season field trial50 to 200 kW over a working field with a farmer, two or more seasons, agronomist-led samplingÝyldan-ýyla üýtgeşmeler, maşyn elýeterliligi, daýhan kabul edişi$250k to $600k2 to 3 years
3. Commercial pilotPermission, grid connection, structural certification, crop insuranceBir laýyk bolan taslamaululykdan bagly1 to 2 years

0-dan 2-e çenli tapgyrlar takmynan $300,000 to $750,000 töweregi çykdajy edýär, esasan çelik we agronomiýanyň ýyllary üçin. Bular biziň hasaplamalarymyz, sözlemler däl.

A wide strip of young grain growing between two long rows of straight, two-sided solar panels under a clear blue sky.
Danimarkadaky Aarhus uniwersitetiniň Foulum ýerindäki bir gözleg gurnamasy, 2022-nji ýylda Hyperfarm proýekti üçin guruldy. Bu ýaly ölçeýji synaglar, birnäçe möwsümde ekin we elektrik energiýasyny bir hatarda görkezmek, bir pikiri subutnama öwürýär. Photo: Marta Victoria, CC BY-SA 4.0

Kime gerek

  • Agronomist or crop physiologist to choose crops, design replicated plots and measure yield and quality.
  • PV system designer bifacial we tracking systems and shade modelling familiar.
  • Structural engineer for tall, long-span structures under wind and snow loads.
  • Farmer partner with a field, machinery and patience for a multi-year trial.
  • Hydrologist for rain distribution, soil moisture and irrigation savings.
  • A agricultural economist and land-use lawyer to test the business case and rules.

Näçe

Belki seniň has gymmatly bir gurluşyň, kölgeleri söýýän bir kesmek sistemaň ýa-da gün içinde panelleri daşlamak üçin has akylly bir ýoluň bar. Local Solar System Foundation-yň käbir agzalarynyň güýçli energiýa niýeti üçin bir ses eşidip biljek gatnaşyklary bolup biler. Bir pikir, bir instrumentde ölçenilip, islendik bir güýç öndürýän işleýän, hakykatda durmuş modeline mätäçdir. Kagyz pikirler hem hoşallyk bilen kabul edilýär: eger fizika we sanlar berk bolsa, biz olary şu ýerde web saýtda çap edip bileris. Işleýän modeliň ýoklugy sebäpli, maýa toplamak gaty kyndyr we biz maliýeleşdirmek, dolanşyk ýa-da işe girizmek barada wada berip bilmeris.

Agrwolýutika üçin, işleýän model hökmünde hasaplanýan iň gymmat ölçeg açyk meýdançanyň golaýyndaky paneller astynda bir kiçi meýdançanyň ösme möwsümidir, ýagtylyk sensörleri bilen, hasylyň agyrlygy we elektrik ölçelendi. Bu ilkinji ölçegi alan ýer ekwivalentlik nisbini berýär. Ony contribution form arkaly iber we onuň idea radarda beýleki pikirler bilen nädip deňleşýändigini gör. Iki doganlyk çemeleşmeler: floating solar meýdançalaryň ýerine suw ýüzüni ulanýar, we PV-thermal roofs daşy iki iş edýär.

Mendiler

  1. Fraunhofer ISE (2017). Energiýa we önümçilik üçin güneşi ýygnamak: agrofotovoltaika ýer peýdalanylyşyny 60 göterimden köp artdyrýar. Press release, Heggelbach first year results.
  2. Fraunhofer ISE (2019). Agrofotowoltaiki: 2018-nji ýylyň gyzgyn gyşynda ýokary hasyl. Press release
  3. Trommsdorff, M. et al. (2024). Agrivoltaics: opportunities for agriculture and the energy transition. A guideline for Germany, 3rd edition. Fraunhofer instituty.
  4. A., A., A., A., A., A., A., A., A., A., A., A. (2019). Agrofotowoltaiki ulgamlar: ulanmak, kynçylyklar we mümkinçilikler. Bir syn Agronomiýa Durnukly Ösüş üçin 39, 35.
  5. Dupra, C., Marrou, H., Talbot, G. we beýlekiler (2011). Günüň fotovoltaik panellerini we azyk ekinlerini ýer peýdalanylmagyny optimizirlemek üçin birleşdirmek: täze agrovoltaiki planlara tarap. Renewable Energy 36(10), 2725-2732.
  6. Barron-Gafford, G.A., Pavao-Zuckerman, M.A., Minor, R.L. et al. (2019). Agrovoltaika gury ýerlerde iýmit-energetika-suw gatnaşyklarynda özara peýdaly netijeleri berýär. Nature Sustainability 2, 848-855.
  7. Amaducci, S., Yin, X. we Colauzzi, M. (2018). Elektrik energiýasyny öndürmek üçin ýer peýdalanylmagyny optimizirlemek üçin agrovoltaik ulgamlar. Applied Energy 220, 545-561.
  8. Adeh, E.H., Good, S.P., Calaf, M. and Higgins, C.W. (2019). Gün şöhlesiniň PV energiýasyny öndürmek mümkinçiligi ekin meýdanlarynda iň ulydyr. Scientific Reports 9, 11442.
  9. Horowitz, K., Ramasamy, V., Macknick, J. and Margolis, R. (2020). Capital costs for dual-use photovoltaic installations: 2020 benchmark for ground-mounted PV systems with pollinator-friendly vegetation, grazing, and crops NREL/TP-6A20-77811.
  10. Lazard (June 2026). Levelized Cost of Energy+, version 19: utility solar $40 to $98 per MWh; community and C&I solar $88 to $197 per MWh.
  11. McCree, K.J. (1971). Ekşen spektri, absorbans we fotosinteziň kvant öndürijiligi ekin ösümliklerinde. Agricultural Meteorology 9, 191-216.
  12. ASTM G173-03 reference air mass 1.5 spectra, via the National Laboratory of the Rockies (formerly NREL). Band by energy shares are our integration of the global tilt spectrum.
  13. Traverse, C.J., Pandey, R., Barr, M.C. and Lunt, R.R. (2017). Daşarky gurşawda fotoelektrik energiýanyň önümçiligi üçin ulanylýan tehnologiýalar. Nature Energy 2, 849-860.
  14. A.A., A.M., A.S., A.K., A.Ş., A.Ý., A.T. (2018). Gün şöhlesiniň ýaýramagynyň bahasy we deňeşdirmesi Ýewropada esasy söwda fotovoltaik ýyladyşhana görnüşleriniň içinde. Renewable and Sustainable Energy Reviews 94, 822-834.
  15. Loik, M.E., Carter, S.A., Alers, G. et al. (2017). Daň uzynlygy-saýlawly gün şöhlesi fotovoltaik sistemalary: ösümlik ösmegi üçin ot-energiýa-suw nexusda ýyladyşhanalary güýçlendirýän. Earth’s Future 5, 1044-1053.
  16. Ravishankar, E., Charles, M., Xiong, Y. et al. (2021). Gün energiýasy bilen işleýän organiki seýilgählerde ekinleriň öndürilişini we energiýanyň ýygnalyşyny deňeşdirmek. Cell Reports Physical Science 2, 100381.
  17. Ravishankar, E., Booth, R.E., Saravitz, C. et al. (2020). Ýaryşaň ýangyçly ýylylyk öýjüklerini birleşdirmek arkaly zero energiýaly ýylylyk öýjüklerine ýetmek. Joule 4, 490-506
  18. Bates, M., Malhado, C., Yang, C., Herrera, C.K. and Lunt, R.R. (2023). Ýokary täsirli, açyk we ýarym açyk fotovoltaikler bir gat-gat depozisiýa esaslanyp. Solar RRL 7, 2200962.
  19. Lunt, R.R. we Bulović, V. (2011). Düwme we energiýa-saýlamak üçin çeper, ýakyn-infrakök organiki fotovoltaik gün şöhle hüjreleri. Applied Physics Letters 98, 113305.
  20. Parrish, C.H., Hebert, D., Jackson, A. et al. (2021). Kontrol edilen gurşawlarda hasylyň artmagy üçin quantum dökmeler bilen spektral hilini optimizirleme. Communications Biology 4, 124.
  21. Fraunhofer ISE (2026). Photovoltaics Report, 14 iýul 2026 wersiýasy.
  22. Kompaniýa maglumaty (kompaniýalaryň öz beýannamasy, garaşsyz synag däl): Soliculture; Ubiquitous Energy; UbiQD, UbiGro; Brite Solar; Insolight.
  23. Local Solar System Foundation (2020, model updated 2026). The Fan Wall: open model, rooftop solar benchmark.