Сельское хозяйство и солнечные панели — win-win стратегия для энергетиков и фермеров



    Массивы фотоэлементов обычно размещают в безлюдных местах, где нет ни полей, ни домов. Что касается полей — так делают потому, что, во-первых, солнечные панели требуют обслуживания, и никто не хочет, чтобы его посевы вытаптывали. Во-вторых, панели отбрасывают тень, что негативно влияет на рост многих растений.

    Но, как оказалось, второй фактор может стать преимуществом а не недостатком, в результате чего солнечные электростанции станут помогать выращивать тенелюбивые культуры. Таких немало, прямые солнечные лучи просто «сжигают» растения, любящие тень. Они либо погибают, либо не плодоносят. Оптимальные варианты комбинации солнечных панелей с сельским хозяйством сейчас ищут ученые из Аризонского университета.

    Исследования проводятся на Юго-Западе США, где солнечно и сухо, так что тенелюбивые растения здесь не выращивают. И как раз в этом регионе солнечные панели могут оказаться очень полезными, поскольку они, затеняя большие площади поверхности, снижают уровень испарения влаги и защищают растения от прямых солнечных лучей. На данный момент уже готов испытательный комплекс. Здесь фотоэлементы размещены на высоте 3м от поверхности земли — выше, чем это делается в обычной ситуации.

    Для контроля результатов эксперимента ученые решили использовать три испытательных комплекса (а, скорее, грядки). Первый включает лишь растения, второй — панели, третий — и растения, и панели. Сельскохозяйственные культуры — помидоры, халапеньо и перец чильтепин.

    Результаты эксперимента показали, что испарение влаги действительно замедляется в зоне, где стоят панели (собственно, это очевидно, если есть тень, то, конечно, испарение будет идти более медленными темпами). Температура почвы немного ниже общего уровня днем и выше — ночью.

    Что касается сельскохозяйственных культур, то они и вовсе чувствуют себя хорошо. Так, перец чильтепин рос явно активнее под солнечными панелями. Активность развития растений определяли по концентрации углекислого газа. Растения, которые произрастали в тени, давали на треть больше этого газа, чем те, что были вынуждены расти под лучами солнца. Урожай же «теневого перца» был в три раза выше, чем у перца, выставленного на солнце.

    Халапеньо чувствовали себя примерно одинаково хорошо и на солнце и в тени. «Теневые» халапеньо развивались на 11% медленнее, чем их «солнечные» собратья". Но зато они потребляли на 65% меньше воды. Разницы в урожайности почти не было — все в рамках статистической погрешности.

    Ну а помидоры в тени развивались на 65% активнее, чем на солнце, потребляли на 65% меньше воды и дали двойной по сравнению с «солнечными» растениями урожай.

    Что касается солнечных панелей, то, по расчетам ученых, небольшое снижение температуры конструкций, которые стояли на грядках с растениями, привело к росту генерации энергии примерно на 3%. В силу пониженной температуры почвы и воздуха над растениями немного снижалась и температура конструкций.

    По словам исследователей, комбинирование фотоэлементов и сельскохозяйственных насаждений дает возможность сократить потребление воды растениями, увеличить урожайность определенных видов, начать выращивать тенелюбивые сорта в местах, где много солнца, а также, хоть и совсем чуть-чуть, но повысить объемы выработки электричества панелями. Да и для работников на полях наличие тени — существенный плюс.
    Madrobots
    248,95
    Приближаем сингулярность за ваши деньги
    Поделиться публикацией

    Комментарии 38

      +1
      А насколько невыгодно прикрутить к панелям 2 моторчика и 4 фоторезистора чтоб панель следовала за солнцем? Возможно для этого можно обойтись и 1 моторчиком и 1 реле. Силуминовые шестерни и пластмассовая нитка должны хватить для разворота панели
        0
        Есть мнение, что поворачивать панель очень выгодно и без этого использовать смысла нет. Попадалась информация, что в Сибири поворотная панель вырабатывает на 40% больше энергии. Одно время была мысль сделать миниатюрный испытательный стенд, даже купил пару панелей, но руки так и не дошли проверить данное утверждение.
          0
          Когда общалася с инсталляторами панелей, слышал обратное — что TCO трекеров превышает отдачу.
            0
            На разницу в стоимости и обслуживании вы просто тупо можете +30% панелей купить и получить то же.
              0
              Но на эти +30% дополнительных панелей тоже нужно выделить землю а потом еще их обслуживать.
                0
                Ну если двигающихся частей нет, то обслуживание в разы проще.
                  0
                  Да проще. Но «объем» обслуживания на 30% больше.
                    0
                    Да и сомневаюсь что особо большие затраты на поворотную систему потребуются. По 1 двигателю + 1 простейшему детектору угла поворота на панель + 1 контроллер на все поле батарей, да даже если по 1 контроллеру на каждую, в сравнении с самой панелью — копейки.
                      +1
                      Линейный актуатор такого типа — 50 долларов(используется в антеннах).
                      Плюс надо поворотное крепление(сильно сложнее, чем просто рама).
                      Плюс система контроля.
                      Ну и смазка подвижных сочленений или подшипники.
                      Ну и это все должно держать ветровую и снежную нагрузку.
                        0
                        Ну вообще, есть солнечно-термальные электростанции у которых эта технология является ключевой и в большой степени автоматизированной. Там поворотная система отвечает за то, чтобы солнечные лучи нужным образом направить на место нагрева, а при перегреве — перенаправить нужную часть панелей на защищенную поверхность. В сравнении с этим, поворот панели по движению солнца — задача для первого класса и причины отсутствия их повсеместного применения нужно искать в чем то другом.

                        Например, [1] установив панели в фиксированном положении под углом 45 гр. мы ставим 5 панелей в ряд, а если будет необходимо их поворачивать за движением к солнцу, то мы сможем расположить таким образом лишь 3 панели, дабы избежать риска, что заклинив один механизм мы не разобъём две панели друг о друга; [2] это действительно сложнее реализовать на крыше дома; [3] потребует дополнительной прокладки кабелей, повышая риск пожароопасности. И сложив все возможные факторы, мы возможно придем к тому, что экспериментальный образец, с которого буквально сдуваются пылинки будет показывать действительно хороший результат, но вот на массовом применении — эти факторы начнут срабатывать и приводить к бОльшим убыткам, чем полученная выгода от применения трэкинга.

                        Так что, наверное это классная штука для умельцев, готовых самостоятельно взяться за реализацию и следить за ними, но на массовом рынке для весь вечер попивающих на диване пивко не сработает. И в сельском хозяйстве, возможно, этот трекинг как раз и будет полезен. А что — в моменты, когда солнце за тучами и не даёт достаточно освещения для генерации сколь либо значимых объемов электричества, их можно было бы повернуть параллельно солнечным лучам, чтобы этот тусклый свет попадал на эти самые тенелюбивые растения, которым такой уровень освещения в самый раз. Но это мы увидим уже в дальнейших исследованиях — наверняка, после полученных результатов, будут экспериментировать и с поворотами панелей, и применением отдельных ячеек, вместо панелей.
                          0
                          Очень много в системах сбора солнечного света (особенно для сбора тепла) решают зеркала. Например параболическое зеркало (парабола по одной стороне — другая прямая, т.е. просто погнутый лист из блестящего металла) бОльшего размера чем необходимо может вообще не требовать какого либо движения, пятно фокуса в этом случае двигается на порядок меньше чем солнце и вдоль трубы, расположенной в фокусе.

                          Т.е. нормальный солнечный коллектор — это неподвижная конструкция из гнутого в параболу стального листа и зачерненной нагревательной трубы (можно разместить внутри стеклянной колбы или взять готовую), которую при необходимости можно двигать за фокусом, она легче на порядок, без парусности, либо сделать шире какраз в пределах движения светового пятна, это все равно на порядок меньше размера самого зеркала а значит не будет влиять на результат.

                          Сходу не нашел ссылок на diy проект, о котором читал несколько лет назад, но вот пример еще одного, не поворотного зеркала
                          Заголовок спойлера
                          image


                          С некоторыми оговорками зеркала можно использовать и для солнечных панелей. Так как зеркала на порядок дешевле самих панелей, это имеет смысл, в т.ч. для замены поворотной конструкции на серию статичных (разместить зеркала под разными углами таким образом, чтобы в разное время дня один из них так или иначе отражал свет точно на панель),

                          тут можно даже оптимизировать процесс и фокусировать свет от нескольких зеркал, повышая виртуально площадь панелей, но возникает другая проблема, их перегрев а значит необходимость активного их охлаждения (если соотношение площади зеркал будет сильно выше к площади солнечной панели)

                          p.s. почему обычно бизнес не занимается такими необычными проектами? есть шанс что он пользуется принципом чем проще тем лучше, уменьшая риски что проект не взлетит, и вот эти риски оценивая как ту разницу в эффективности, что дает необычный сложный проект от простого в лоб.

                          Частники же менее склонны опасаться рисков и могут позволить себе эксперименты.

                          p.s. а еще бизнес/не бизнес, далеко не все люди пытаются все сделать оптимальным способом, например по не знанию. Это обычное дело, когда человек, имеющий деньги на дело не разбирается в вопросе и делает все в лоб, просто как видит, и это как цепная реакция, один сделал, другой повторил, третий сделал как все!
                0
                Поворотные системы есть вполне, лично видел :)
                cdn.goodshomedesign.com/wp-content/uploads/2017/02/smartflower.jpg

                Штука не массовая, зато смотрится забавно.
                  0
                  На крыше соседнего офиса есть солнечные панели. Они не следят за солнцем, просто в определенный момент перекидываются на обратную сторону.
                    0
                    >> просто в определенный момент перекидываются на обратную сторону

                    Не совсем понял. Насколько я знаю, солнечные панели лучше всего направлять на юго-запад/юг/юго-восток. Таким образом, «перекидывая их на обратную сторону» они будут направлены на северо-восток/север/северо-запад. А направляя на восток и перекидывая их на запад, теряется пиковая дневная генерация. В чём профит?
                      0
                      Они перекидываются с востока на запад, постепенно. Могу сфоткать, если интересно.
                        0
                        Интересно, буду благодарен. Они же, наверняка, не просто переворачиваются, они дополнительно под каким то углом находятся ещё.
                          0
                          Положил три фото: утро, полдень, вечер
                            0
                            Спасибо! Беглый гугл подсказывает, что для Ваших широт оптимальным углом наклона является 30-40 градусов, чтобы вырабатывать максимум, НО, если учесть, что здание офисное, а значит можно предположить, что основной его расход электроэнергии — кондиционирование, а на фото в полдень даже видно, что тень находится аккурат под солнечной панелью, то генерируемое ими электричество должно совпадать с потребностью в нём)

                            Интересно, подобная схема эффективна как раз в этих широтах (30 сев.ш.) или в более северных она ничем не будет уступать? Кстати, а почему, интересно, ближние солнечные панели на закате не повёрнуты на запад? Ограничивают генерацию?
                              0
                              Скорей всего да, хотя, на мой взгляд, несколько расточительно не использовать 1/6 установленной мощности (если взять 12-час. световой день с учетом, что панели работают в каждом положении по 4 часа).
                              Возможно, это просто резерв на зимний период, когда выработка падает. В это время, видимо, все панели управляются по единому алгоритму.
                                0
                                Кстати, а почему, интересно, ближние солнечные панели на закате не повёрнуты на запад?


                                Это просто неисправность. Раньше они все дружно поворачивались на запад.
                    0
                    Когда отдыхал на Коста Рике, видел уходящие за горизонт, покрытые черным или зелёным, защищающим от света, настилом (очень плотная тканевая сетка), теплицы овощные фермы. То же самое с огородами местных. Как мне сказали — как раз в них и выращивают тенелюбивые культуры (в особенности томаты). Цены на них (томаты) летом, были почти как у нас в России зимой.
                      +1
                      Если Сахару вот так вот всю замостить солнечными батареями — глядишь, и там будут яблони цвести.
                        –3
                        Глобальный климат конечно же не заметит исчезновение пустыни в десять миллионов квадратных. Благодарные потомки помянут добрым словом предков захотевших яблочек, когда будут новую пустыню выкапывать.
                          0
                          Сахара появилась не так давно (когда то там текли реки и росли леса) Влияние на климат и окружающую среду она оказывает негативное — наоборот нужно прикладывать массу усилий, чтоб ликвидировать пустыню, существуют десятки разных проектов по ее сокращению, но увы все они требуют денег и инвестиций… пустыня продолжает наступать, уничтожая плодородные земли.
                            0
                            Пустыня дает постоянный практически ветер.
                            Может сама пустыня и негативна, но вот если ее убрать — не факт, что в окружающих сранах станет лучше.
                          0
                          Увы, но эти гигаватты электроэнергии банально не на что тратить. Отсутствуют крупные производства-потребители (типа металлургии).
                          Также потребуется еще инфраструктура для передачи и преобразования энергии (трансформаторные подстанции, высоковольтные линии).
                          Конечно можно построить «энергетический мост» в Европу, и даже на Хабре вроде была не так давно статья на эту тему, но к сожалению, потери при транспортировке превышают выгоду от солнечной энергетики в Сахаре.
                            0
                            Потери на транспортировку в Европу будут в районе 10-15%, там все только в цену упирается, привязку генерации к дневному времени, ну и в политическую стабильность региона (а точнее — отсутствие оной)
                              0
                              Это каким методом 15%?
                              Там с мегавольтными ЛЕП до 70% получается, расстояния немалые.
                                +1
                                HVDC. Там потери в районе 3% на 1000 км + 2% на преобразование. Хорошо подходит для подводных кабелей (а из Сахары надо тянуть через Средиземное).
                              0
                              Можно прямо в Сахаре переплавлять глину на алюминий, титан и другие ценные материалы. Или соорудить мега-установку по опреснению Средиземного моря — чтобы рыбы на кубометр было как в Азовском. (От мирового океана отгородимся шлюзами, чтобы не подсаливал)
                              Была бы энергия, а проекты подтянутся.
                                0
                                Ну и кто это оплатит то?
                                Вы цену представляете этой установки по опреснению?
                                  0
                                  Цена == энергия, а её будет завались.
                                    0
                                    Ну во первых энергия в Сахаре ничего не стоит.
                                    Во вторых вы же ее на опреснение собираетесь пустить.
                                      0
                                      Сперва построить установки, а уж потом опреснять — что тут не ясно-то?
                                      Вопрос стоял в том, куда девать гигантское количество энергии от солнечных батарей, покрывающих всю Сахару. Вопрос не о том, что сделать, а о том, что делать, то есть, о процессе. Ответ — сперва строить, потом опреснять.
                                0
                                в Исландии алюминий не добывают, но находят выгодным туда везти руду
                                  0
                                  Закрываем экваториальные пустыни солнечными полями (возможно, Аравийская пустыня для этого подойдёт лучше, чем Сахара, или любая другая, где нет огромных дюн, которые могут засыпать гелиополя), дневную генерацию используем для получения водорода, водород отвозим танкерами в северные страны, где на прибрежных ТЭС сжигаем этот водород, полученную электроэнергию передаём в глубь стран, отказавшихся от традиционных ТЭС на ископаемом топливе. Основной потребитель — электротранспорт, по моим прикидкам, для полного перевода всего транспорта мира на электротягу понадобится увеличение генерирующих мощностей относительно текущих примерно на треть, а с учётом замены типов генерации (с ТЭС на ВИЭ), а так же вывода атомных электростанций в некоторых странах, и прочих нюансов трансформации энергетики, может понадобиться заместить до 60-80% всех мировых генерирующих мощностей. Тут найдётся место и огромным полям ветряков в северных морях, и огромным гелиополям в пустынях, и частным кровельным электростанциям, и всевозможным системам аккумулирования суточных и сезонных пиков генерации ВИЭ — в том числе и водороду.
                                  Кстати, конкретно Европе Сахара не особо и нужна — ей вполне хватит сочетания Испании+юг Франции (СЭС) с ветряками в северных морях. Испания в этом плане долго раскачивается, долгое время забив болт на огромные потенциалы гелиогенерации в своей стране.
                                  А ту же металлургию могут принудить отказаться от использования сначала угля, а потом и газа для получения металлов, и перейти на электро или тот же водород. Так что сначала ВИЭ заменят обычную тепловую электрогенерацию, а потом и просто тепловую генерацию — там, где сейчас используется газ и уголь.
                                  В 2008 году в мире было потреблено энергии 144 ПВт*ч, а электроэнергии было выработано всего 24 ПВт*ч (правда, парадокс, сама электрогенерация сожрала энергии этак на 50 ПВт*ч — КПД генерации очень сильно не 100%). Так что если всё переводить на электроэнергию, то работы — непочатый край.
                                    0
                                    … водород отвозим танкерами в северные страны…
                                    электротанкерами я надеюсь? или на водородной тяге? :-)
                                      0
                                      Галерами. 100% Эко-транспорт, без зависимости от ветра

                              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                              Самое читаемое