Солнечные панели могут стать одним из ключевых источников энергии к 2050 году, однако их размещение требует значительных земельных площадей. Эти территории в ряде случаев могли бы использоваться для выращивания продовольственных культур. Решением может стать агровольтаика — совмещение сельского хозяйства и солнечной энергетики на одном участке.
При таком подходе растения высаживают между рядами панелей или непосредственно под ними. Ранее исследования показывали, что конструкции способны защищать отдельные культуры от перегрева и помогать сохранять влагу в почве. Новая модель, представленная Hosseini и соавторами, позволяет оценивать взаимодействие панелей, растений, почвы, воздуха и воды в таких системах.
Разработчики проверили расчеты на данных с агровольтаических площадок в Дейвисе в Калифорнии и Чикаго-Сити в Миннесоте. В частности, они сопоставили результаты модели с измерениями температуры листьев и почвы. Затем методику применили к условной ферме по выращиванию томатов, используя погодные данные жаркого и влажного дня в Принстоне, штат Нью-Джерси.
Согласно расчетам, листья томатов под солнечными панелями днем были в среднем на 1,84°C прохладнее, чем у растений на открытом поле. В период максимальной дневной жары разница достигала 7,56°C. Потери воды через испарение при этом сократились на 22,4%.
Растения под панелями получали на 47% меньше солнечного света, однако поглощение углерода снизилось лишь на 31%. Авторы связали это с более умеренными условиями и уменьшением теплового стресса. Сами панели днем оказались на 5,6°C холоднее установленных над открытой почвой, что позволило вернуть около 15% эффективности, обычно теряемой при высокой температуре.
Расчеты также показали, что ощущаемая человеком температура в рабочие часы на такой ферме может быть ниже в среднем на 4,46°C. По мнению исследователей, модель пригодна для оценки агровольтаических хозяйств в разных климатических условиях и при выращивании различных культур. Она может помочь подобрать параметры размещения панелей с учетом потребностей сельского хозяйства и энергетики.
