Как совместить механизированное земледелие с агроэнергетикой

Аккумулятор FIAMM 12FGL80

Международное исследование показало, что для успешной реализации агрофотоэлектрических проектов требуется комплексный подход к проектированию с учетом особенностей фермы, который предполагает интеграцию фотоэлектрических систем с механизацией сельского хозяйства на самых ранних этапах планирования. Без должного согласования между техникой, культурами и фотоэлектрическими системами агрофотоэлектрические проекты рискуют привести к значительным потерям площадей, снижению эффективности использования полей и увеличению эксплуатационных расходов, что негативно скажется на рентабельности фермы.

Международная исследовательская группа изучала возможности сочетания механизированного сельского хозяйства с агровольтаикой и пришла к выводу, что залогом успеха является комплексный процесс совместного проектирования с учетом особенностей конкретного хозяйства.

«Наше исследование посвящено интеграции сельскохозяйственной механизации в проектирование агрофотоэлектрических систем, — рассказал ведущий автор исследования Юрий Беллоне. — Мы показали, что заблаговременное планирование маневренности техники необходимо для предотвращения потери обрабатываемых земель и обеспечения экономической целесообразности сельскохозяйственной составляющей агрофотоэлектрических проектов».

«Мы изучили часто недооцениваемую проблему разработки агрофотоэлектрических систем, в которых механизация сельского хозяйства является обязательным условием, — продолжил он. — Недооценка важности разработки правильной стратегии механизации может привести к нехватке свободного пространства, затруднению маневрирования техники и значительной потере пригодных для обработки земель. Если земля не может быть эффективно обработана стандартной техникой, особенно для таких задач, как вспашка и уборка урожая, это негативно сказывается на рентабельности сельскохозяйственной деятельности в рамках агрофотоэлектрической системы».

В исследовании «Механизация сельского хозяйства в агрофотоэлектрических системах: проблемы, адаптация и возможные достижения», опубликованном в журнале Renewable and Sustainable Energy Reviews, ученые обозначили конкретные аспекты, которые необходимо учитывать при проектировании агрофотоэлектрических установок, чтобы обеспечить непрерывность сельскохозяйственной деятельности.

«В то время как агрофотоэлектрические системы призваны повысить устойчивость сельского хозяйства как с экономической, так и с экологической точки зрения, физические массивы делят землю на сектора, расположенные между рядами фотоэлектрических панелей. Каждый сектор представляет собой независимую единицу, определяемую конкретной агрофотоэлектрической типологией, с различными пространственными ограничениями, — пояснил Беллоне. — Таким образом, основным фактором при проектировании становится горизонтальная длина, то есть доступное пространство для посадки и обработки почвы, а также вертикальный зазор внутри каждого сектора». Серьезным препятствием является то, что сельскохозяйственная техника и орудия труда очень разнообразны и, как правило, предназначены для работы на открытых полях, а не в условиях ограниченного пространства, характерных для агровольтаики.

Чтобы решить эту проблему, фермеры должны планировать механизированный парк с учетом всего севооборота, предусмотренного для конкретного хозяйства. «Такое планирование усложняется, если вы полагаетесь на сторонних подрядчиков, которые могут использовать технику, не идеально подходящую для максимальной эффективности на каждом конкретном агровольтаическом предприятии, — подчеркнул Беллоне. — Однако в исследовании упоминаются исключения, например техника, предназначенная для виноградарства и шпалерных систем, которую можно адаптировать для более плотных агровольтаических систем».

Исследователи также отметили, что при использовании фотоэлектрических панелей, расположенных на большом расстоянии друг от друга, одни только буферные зоны могут привести к потере до 30% площади. Кроме того, они подчеркнули, что в агрофотоэлектрических системах механизированные полевые работы менее эффективны: производительность может снизиться примерно до 45% из-за более низкой скорости работы и несоответствия ширины техники доступному пространству.

Они также рекомендовали ориентировать проходы для техники в соответствии с расположением фотоэлектрических систем, а не с естественным направлением движения по полю. «Универсального решения, подходящего для всех возможных конфигураций агрофотовольтаики, не существует, и оптимальная стратегия механизации сельского хозяйства в агрофотовольтаике зависит от множества факторов, таких как фотоэлектрические системы, площадь фермы, выбор культур, имеющаяся техника, доступность сторонних подрядчиков для механизированных работ и инвестиционные возможности компании», — подчеркнули они.

Группа также пояснила, что в настоящее время стандартизировать сельскохозяйственную технику сложно из-за ее большого разнообразия, и отметила, что конструкция проекта может влиять на расход топлива и эксплуатационные расходы задействованной техники. Например, расход топлива может увеличиться из-за снижения эффективности работы, в том числе из-за увеличения перекрытия и более частых разворотов, поскольку в агрофотонных системах предпочтение часто отдается более узким орудиям, чем при работе на открытых полях.

В перспективе ученые намерены найти способы повышения операционной эффективности и снижения энергопотребления сельскохозяйственной техники в рамках агрофотоэлектрических систем. «Достижения в области технологий точного земледелия, в том числе использование техники с GPS-навигацией и программного обеспечения для оптимизации планирования маршрутов, открывают широкие перспективы для устранения обсуждаемых операционных ограничений», — заключили они.

В исследовательскую группу вошли ученые из Университета Мелардален в Швеции, а также из Католического университета Святого Сердца в Италии и Совета по сельскохозяйственным исследованиям и экономике (CREA).