Солнечные панели охлаждают посевы и работников

Размещение солнечных панелей над сельскохозяйственными культурами может одновременно уменьшить перегрев растений, людей и самих фотоэлектрических модулей. К такому результату пришла международная группа исследователей, разработавшая комплексную модель агровольтаической фермы.

Основной автор работы — докторант Принстонского университета Эрфан Хоссейни. В исследовании также участвовали Эли Бу-Зейд из Принстона, Габриэль Катул из Университета Дьюка, Маджди Абоу Наджм и Андре Даккаш из Калифорнийского университета в Дейвисе. Статья опубликована в Journal of Advances in Modeling Earth Systems.

Агровольтаикой называют совместное использование одной территории для выращивания сельскохозяйственных культур и производства солнечной электроэнергии. Панели устанавливают над растениями или между рядами, подбирая высоту, расстояние и угол наклона так, чтобы сохранить приемлемое освещение посевов.

Созданная модель учитывает обмен теплом и влагой между панелями, растениями, почвой и атмосферой, а также поглощение углекислого газа листьями. Её проверили по данным о температуре растений в Дейвисе в Калифорнии и температуре почвы на экспериментальном участке в Миннесоте.

Затем исследователи рассчитали работу условной томатной фермы в жаркий и влажный день. Средняя дневная температура листьев под панелями оказалась на 1,84 градуса Цельсия ниже, чем на открытом участке. В наиболее жаркие часы разница достигала 7,56 градуса.

Затенение сократило поступление солнечного света примерно на 47%, но расчётное поглощение углерода растениями уменьшилось на 31%. Эвапотранспирация — суммарная потеря воды при испарении из почвы и через листья — снизилась на 22,4%.

Положительный эффект распространялся и на энергетическую часть системы. Панели над растениями были в среднем на 5,6 градуса холоднее модулей, установленных над открытой почвой. Более низкая температура позволила вернуть около 15% производительности, которая иначе была бы потеряна из-за перегрева оборудования.

Расчётная воспринимаемая человеком температура во время работы уменьшилась на 4,46 градуса. Этот показатель учитывает не только температуру воздуха, но также влажность, солнечное излучение и тепло окружающих поверхностей.

Полученные цифры пока нельзя считать результатом полевого испытания урожайности. Они основаны на моделировании одного вида культуры и определённых погодных условий. Практический эффект будет зависеть от климата, сорта растений, плотности посадки, высоты панелей и расстояния между ними.