EFFICIENCY OF AGRO-PHOTOVOLTAICS USE

Agro-photovoltaics is a new technology that combines solar energy production with crop production. This article discusses the prospects for modern agriculture, which faces the challenges of climate change and the growing need for energy efficiency. The Agri-PV (agro-photovoltaics) technology aims to...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2023
Автор:	Ferents, V.
Формат:	Стаття
Мова:	Українська
Опубліковано:	Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2023
Теми:	solar energy agro-photovoltaics solar panels common agricultural policy renewable energy sources.
Онлайн доступ:	https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/431
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Vidnovluvana energetika
Завантажити файл:

Репозитарії

Vidnovluvana energetika

_version_	1871103704029986816
author	Ferents, V.
author_facet	Ferents, V.
author_institution_txt_mv	[ { "author": "V. Ferents", "institution": "National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», Kyiv, Ukraine" } ]
author_sort	Ferents, V.
baseUrl_str	https://ve.org.ua/index.php/journal/oai
collection	OJS
datestamp_date	2026-07-18T06:32:19Z
description	Agro-photovoltaics is a new technology that combines solar energy production with crop production. This article discusses the prospects for modern agriculture, which faces the challenges of climate change and the growing need for energy efficiency. The Agri-PV (agro-photovoltaics) technology aims to improve the efficiency of the use of the land surface area of the agricultural sector through the synergistic combination of renewable energy sources (RES) and agriculture. This implies the installation of photovoltaic panels at a certain height, depending on the type of crop grown, above the fields of agricultural land. In this context, agro-photovoltaics offers an innovative, efficient and cost-effective product solution for simultaneously promoting sustainable agriculture and the transition to clean energy. Starting with an overview of agro-photovoltaics technology, the paper explores how precisely integrated photovoltaic modules between crops not only generate electricity, but also improve the conditions for plant growth by protecting them from extreme weather conditions and providing an optimal microclimate. The article also highlights various case studies from around the world where agro-photovoltaics has already been implemented and is showing positive results. From farms in Europe to apple orchards in Germany, the study demonstrates how agro-photovoltaics increases land use efficiency, reduces water consumption, and increases overall productivity. In addition, the article discusses the goals of the Common Agricultural Policy, which aim to improve the environment, climate and productivity. This comprehensive approach provides readers with a deeper understanding of the complexity and multifunctionality of agro-photovoltaics. Clarification of the criteria for evaluating Agri-PV projects will allow us to understand what designers and deve-lopers of these systems focus on at the design stage and implementation of ready-made solutions in real life, focusing on the areas of agriculture, environment, socio-economic sector, and life cycle assessment.
doi_str_mv	10.36296/1819-8058.2023.4(75).55-63
first_indexed	2025-07-17T11:39:16Z
format	Article
fulltext	55 Відновлювана енергетика. №4/2023 \| Сонячна енергетика УДК 332.365 https://doi.org/10.36296/1819-8058.2023.4(75)55-63 ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИКОРИСТАННЯ АГРОФОТОВОЛЬТАЇКИ Отримано 13 жов. 2023 р.; рекомендовано до публікації 20 груд. 2023 р. Доступно онлайн 30 груд. 2023 р. В. І. Ференц1 Автор для коресподенції: Владислав Ференц, e-mail: vladferenc@gmail.com Агрофотовольтаїка – новітня технологія, що поєднує виробництво сонячної енергії з вирощуванням агрокультур. У статті йдеться про перспективи для сучасного сільського господарства, яке стика- ється з викликами кліматичних змін та зростаючої потреби в енергоефективності. Технологія Agri-PV (агрофотовольтаїка) передбачає покращення показника ефективності викорис- тання площі земної поверхні агропромислового сектору за рахунок синергетичного поєднання уста- новок відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) та сільського господарства. Мається на увазі встанов- лення фотоелектричних панелей на певній висоті, залежно від виду вирощуваної культури, над полями сільськогосподарських угідь. У цьому контексті агрофотовольтаїка пропонує інноваційне ефективне й економічно вигідне рішення для розвитку сталого сільського господарства та водночас переходу до чистої енергії. Починаючи з огляду технології агрофотовольтаїки, досліджується, як точно інтегровані фотоелект- ричні модулі між агрокультурами не тільки виробляють електрику, але й покращують умови для росту рослин, захищаючи їх від екстремальних погодних умов та забезпечуючи оптимальний мікроклімат. Стаття також висвітлює різні кейс-стаді з усього світу, де агрофотовольтаїка вже впроваджена та показує позитивні результати. Від ферм у Європі до яблуневих садів у Німеччині, дослідження де- монструє, як агрофотовольтаїка збільшує ефективність використання земельних ресурсів, зменшує водні витрати та підвищує загальну продуктивність. Крім того, стаття розглядає цілі Спільної сільськогосподарської політики ЄС, які спрямовані на підви- щення продуктивності сільськогосподарського виробництва, збереження довкілля та запобігання змінам клімату. Такий всеосяжний підхід надає читачам глибоке розуміння комплексності та муль- тифункціональності агрофотовольтаїки. Роз’яснення критеріїв оцінювання проєктів Agri-PV дозволить зрозуміти, на чому акцентують увагу проєктанти та розробники цих систем на стадії проєктування та імплементації готових рішень в реальне життя, орієнтуючись на сфери сільського господарства, охорони довкілля, соціально-еконо- мічного сектору та оцінку життєвого циклу. Ключові слова: сонячна енергетика, агрофотовольтаїка, сонячні панелі, спільна сільськогосподарська політика, відновлювані джерела енергії. EFFICIENCY OF AGRO-PHOTOVOLTAICS USE Received Nov. 13, 2023; accepted Dec. 20, 2023 Available online Dec. 30, 2023 V. Ferents1 Author for correspondence: Vladyslav Ferents, e-mail: vladferenc@gmail.com Agro-photovoltaics is a new technology that combines solar energy production with crop production. This article discusses the prospects for modern agriculture, which faces the challenges of climate change and the growing need for energy efficiency. The Agri-PV (agro-photovoltaics) technology aims to improve the efficiency of the use of the land surface area of the agricultural sector through the synergistic combination of renewable energy sources (RES) and agriculture. 1 magister. https://orcid.org/0000-0003-2484-0058 1 National Technical University of Ukraine «Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute», Kyiv, Ukraine 1 магістр. https://orcid.org/0000-0003-2484-0058 1 Національний технічний університет Украї- ни «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», м. Київ 56 Відновлювана енергетика. №4/2023 \| Сонячна енергетика This implies the installation of photovoltaic panels at a certain height, depending on the type of crop grown, above the fields of agricultural land. In this context, agro-photovoltaics offers an innovative, efficient and cost-effective product solution for simultaneously promoting sustainable agriculture and the transition to clean energy. Starting with an overview of agro-photovoltaics technology, the paper explores how precisely integrated photo- voltaic modules between crops not only generate electricity, but also improve the conditions for plant growth by protecting them from extreme weather conditions and providing an optimal microclimate. The article also highlights various case studies from around the world where agro-photovoltaics has already been implemented and is showing positive results. From farms in Europe to apple orchards in Germany, the study demonstrates how agro-photovoltaics increases land use efficiency, reduces water consumption, and increases overall productivity. In addition, the article discusses the goals of the Common Agricultural Policy, which aim to improve the environ- ment, climate and productivity. This comprehensive approach provides readers with a deeper understanding of the complexity and multifunctionality of agro-photovoltaics. Clarification of the criteria for evaluating Agri-PV projects will allow us to understand what designers and deve- lopers of these systems focus on at the design stage and implementation of ready-made solutions in real life, focusing on the areas of agriculture, environment, socio-economic sector, and life cycle assessment. Keywords: solar energy, agro-photovoltaics, solar panels, common agricultural policy, renewable energy sources. Перелік використаних скорочень та позначень ВДЕ – відновлювані джерела енергії RES – renewable energy sources; відновлювані джерела енергії Agri-PV – a way of combining energy production and food production on the same plot of land; спосіб поєднання ви- робництва енергії та виробництва продуктів харчування на одній земельній ділянці 𝐶𝐶𝑂𝑂2𝑒𝑒 – еквівалент двоокису вуглецю: кількість вуглекис- лого газу, яка спричинила б такий самий парниковий ефект, як і ця кількість якогось іншого парникового газу CAP – Common Agricultural Policy; спільна сільськогоспо- дарська політика ФЕМ – фотоелектричний модуль PV – photovoltaics; фотовольтаїка (фотовольтаїчні) ЄС – Європейський Союз SAC – Sustainable Agriculture Concept; концепція сталого сільського господарства га – гектар Мт – 1·106 тонн ГВт – 1·109 ват МВт – 1·106 ват кВт – 1·103 ват Вступ. Агрофотовольтаїка – одночасне використання зе- млі для «збирання» сонячної енергії та ведення сільсь- кого господарства. Це галузь ресурсоощадного землеко- ристування, що швидко розвивається і має неймовірний потенціал. Агрофотовольтаїка дає нам змогу відійти від традицій- ної конкуренції за землекористування до нової паради- гми на основі синергії між сільським господарством і відновлюваною енергією. Вона об’єднує два основні сектори нашого суспільства та економіки: сільське гос- подарство та енергетику. Агроелектричні системи можуть підвищити ефектив- ність землекористування до 60–70 %, порівняно з екві- валентом моносистеми. Експериментальна система Agri-PV у Німеччині дозволила збільшити урожай карто- плі до 103 %, тоді як фотоелектричні системи генерували 83 % електроенергії, яка була б вироблена на аналогіч- ній земельній ділянці, що сприяло збільшенню ефекти- вності землекористування на 86 % (рис. 1). Рис. 1. Ілюстрація застосування системи Agri-PV Fig. 1. Illustration of the Agri-PV system application 57 Відновлювана енергетика. №4/2023 \| Сонячна енергетика Розширення співпраці між сонячною енергетикою і сільським господарством має вагоме значення для розв’язання одного з найважливіших питань, що є осно- вою наших сучасних засобів існування, виробництва їжі та виробництва електроенергії, а саме: доступ до землі та її раціональне використання. Кожен проєкт є унікальним, оскільки він має бути адаптований до місцевих агрономі- чних, екологічних і соціально-економічних умов на тери- торії його запровадження, а також адаптований до пот- реб фермерів та інших відповідних зацікавлених сторін. Крім того, агрофотовольтаїка є рентабельною та має ве- личезний потенціал у зонах із посушливим кліматом, може стимулювати сталий розвиток сільської місцевості та посилити захист біорізноманіття. Технологія також сприятиме пришвидшенню переходу до «зеленої» енергії, щоб підвищити стійкість галузі та її незалежність від сезонних / річних коливань цін на вуг- леводневе паливо для транспортних та сільськогоспо- дарських машин. Постановка завдання. Огляд технології спільного вико- ристання землі для вирощування агрокультур та роботи установок ВДЕ. Ознайомлення з основними аспектами технології. Огляд реалізованих проєктів. Результати дослідження. Завданням цього дослі- дження є ознайомлення з перспективною технологією Agri-PV, огляд її ефективності та з’ясування критеріїв оцінювання проєктів Agri-PV. Стратегія застосування агрофотовольтаїки в країнах ЄС. Агрофотовольтаїка як засіб боротьби зі зміною клімату Сільське господарство є одним із соціально-економіч- них секторів, який найбільше залежить від клімату, і зміна клімату впливає на цей сектор комплексно. Ця га- лузь господарства особливо чутлива до зміни клімату через зростаючу мінливість тривалості та кількості опа- дів, а також збільшення екстремальних погодних і клі- матичних явищ, як-от високі середні температури або тривалі посухи. Між 2007 та 2016 роками температура поверхні суші в Європі була приблизно на 1,6 ℃ теплі- шою, ніж у доіндустріальний час. Сільськогосподарський сектор також робить свій внесок у зміну клімату, оскільки сільськогосподарська практика вплинула на глобальні цикли вуглецю, води та поживних речовин. Сільське господарство є другим найбільшим джерелом викидів парникових газів у ЄС після енергети- чного сектору. Тоді як викиди, пов’язані з енергетикою, безперервно знижувалися протягом останніх десятиліть, викиди від сільського господарства залишалися майже постійними на рівні приблизно 60 Мт 𝐶𝐶𝑂𝑂2𝑒𝑒 на рік. Іншою ключовою проблемою, з якою зараз стикаються багато країн ЄС, є зменшення площ сільськогосподарсь- ких земель, пов’язане зі спорудженням нових житлових і промислових об’єктів, а також розгортанням наземних установок відновлюваної енергії, зокрема наземних со- нячних установок. Паралельно Європейський Союз має амбіції модернізу- вати свою сільськогосподарську політику відповідно до своїх кліматичних амбіцій. З цією метою Європейська ко- місія запропонувала переглянути Спільну сільськогоспо- дарську політику (Common Agricultural Policy – CAP). У че- рвні 2020 року Європейська Комісія також запустила Стратегії «Від ферми до столу» та «Біорізноманіття» (the Farm to Fork and the Biodiversity Strategies), щоб зупинити втрату біорізноманіття в Європі та підвищити стійкість ха- рчової системи. У цьому контексті агрофотовольтаїка про- понує інноваційне ефективне й економічно вигідне рі- шення для розвитку сталого сільського господарства та водночас переходу до чистої енергії. Це різноманітні бізнес-моделі, спільно розроблені в га- лузі сонячної енергетики та сільськогосподарському се- кторі, наприклад агровольтаїчні (Agri-PV) системи. Це та- кож розміщення ФЕМ на даху сільськогосподарських будівель або, наприклад, електроживлення сільськогос- подарської техніки за допомогою сонячних панелей. Агрофотовольтаїка пропонує готове рішення для змен- шення викидів парникових газів від енергетичного сек- тора, додаткового збільшення потужності генерації соня- чної енергії, зменшення впливу сільського господарства на довкілля та розвиток сільської місцевості. Потенціал агрофотовольтаїки в ЄС величезний. Якби со- нячна енергія використовувалася лише на 1 % орних зе- мель Європи, її технічна потужність становила б понад 900 ГВт, що більш як ушестеро перевищує встановлену PV потужність в ЄС. Із цього погляду агрофотовольтаїка може бути центральним елементом для досягнення ці- лей покращення клімату ЄС. Цілі Спільної сільськогосподарської політики, спрямо- вані на підвищення продуктивності сільськогосподарсь- кого виробництва, збереження довкілля та запобігання змінам клімату. Пропозиція Європейської комісії щодо модернізації Спільної сільськогосподарської політики (CAP) тісно пов’язана з прагненням «озеленення» Аграрної полі- тики ЄС, адаптації її до соціально-економічних змін, енергетичних та кліматичних викликів. У світлі цього Європейська комісія запропонувала, щоб CAP прагнула досягнення 9 конкретних цілей, наведених на рис. 2. Агрофотовольтаїка може прискорити перехід до кон- цепції сталого сільського господарства (SAC), яка сприяє досягненню цілей Спільної сільськогосподар- ської політики (CAP), Європейської зеленої угоди, зок- рема Європейського законодавства про клімат, Дирек- тиви про відновлювані джерела енергії, Стратегії «Від ферми до столу» та «Біорізноманіття» (the Farm to Fork and the Biodiversity Strategies). Зокрема, агрофо- товольтаїка може: 58 Відновлювана енергетика. №4/2023 \| Сонячна енергетика Рис. 2. Цілі Спільної сільськогосподарської політики (CAP) Fig. 2. Objectives of the Common Agricultural Policy (CAP) 1. Сприяти відповідальному використанню природних ресурсів, таких як земля і вода. 2. Сприяти впровадженню методів сталого сільського господарства. 3. Підвищити стійкість сільського господарства ЄС до зміни клімату та інших потрясінь і стресів. 4. Сприяти сталому розвитку сільської місцевості через вищі прибутки та нові можливості для бізнесу. Критерії оцінювання проєктів Agri-PV Агрофотовольтаїчний проєкт, який виконує обов’язкові критерії (Must criteria) Концепції сталого сільського гос- подарства (SAC), кваліфікуватиметься як проєкт з рейти- нгом одна зірка. Якщо проєкт відповідає додатковим критеріям (Should criteria), наприклад, демонструючи синергію між фотоелектричною системою та сільського- сподарською діяльністю, або сприяє соціальному чи екологічному розвитку, він матиме рейтинг двох зірок. Ідеальний проєкт, який виконує додаткові критерії кра- щих у своєму класі (Could criteria), що максимізують аг- роенергетичну синергію або забезпечують значний по- зитивний вплив на екосистему, матиме тризірковий рейтинг (рис. 3). Важливо мати на увазі, що, хоча виконання критеріїв Must criteria (табл. 1) є основною вимогою для того, щоб вважатися проєктом Agri-PV, виконання критеріїв Should criteria та Could criteria залишається необов’язковим. Невиконання одного чи кількох із цих необов’язкових критеріїв не перешкоджає жодній системі отримати ви- щий рейтинг якості. Важливо відзначити, що критерії, визначені в цих настановах, не є вичерпними і мають лише орієнтовне значення. Приклади застосування агрофотовольтаїки у світі. Аг- рофотовольтаїка та плантації малини в Нідерландах На плантаціях малини в Нідерландах встановлено напі- впрозорі сонячні панелі замість плівкових тунелів для вирощування ягоди. Технологію Agrophotovoltaik (агро- фотовольтаїка) від компанії BayWa R. E. впровадив фер- мер Піт Альберс. Ряди фотомодулів встановлені на невеликій відстані один від одного (рис. 4). Така конструкція працює як си- стема вентиляції, видаляючи вологе повітря і запобіга- ючи утворенню цвілі на ягодах. Тонка сітка розсіює і ро- зподіляє дощ. Це допомагає уникнути пошкодження ягід важкими краплями води. Щоб забезпечити малину достатньою кількістю світла, використовуються спеціа- льні напівпрозорі кристалічні сонячні панелі, які пропу- скають 25 % сонячного світла. «Кущі малини на висоті 2,5 м закрили сонячними моду- лями, які захищають чутливі рослини від сильного дощу і граду й одночасно виробляють електроенергію, – пояс- нює Едгар Гімбел, керівник підрозділу з проєктування електростанцій компанії BayWa r.e. Solar Projects. – Ми розробили спеціальну монтажну систему з інтегрова- ними двометровими сонячними модулями, які покрива- ють два ряди малинових кущів і нахиляються на 10 гра- дусів на схід і захід». «Технологія Agrophotovoltaik дозволяє контролювати врожайність і збирати ягоду протягом усього сезону без- перервно, уникаючи піку дозрівання ягоди у період ни- зької вартості, оскільки середня температура під ря- дами модулів приблизно на 5 градусів нижче, ніж у звичайних тунелях з прозорої плівки, – зазначає Едгар КОНКУРЕНТОСПРОМОЖНІСТЬ 59 Відновлювана енергетика. №4/2023 \| Сонячна енергетика Гімбел. – Збирачі малини можуть працювати і в середині дня, тому що температура на плантації не перевищує норму, а також «сонячні» тунелі можна використовувати 30 років, на відміну від плівкових, які необхідно міняти кожні 6 років». Перші результати експерименту показали, що врожайність під напівпрозорими модулями потужністю 150 кВт приб- лизно на 20 % нижче, ніж під плівковими тунелями, але ви- користання класичних модулів потужністю 175 кВт приз- вело до зниження врожайності вдвічі через затінення. Рис. 3. Тризірковий еталон для проєктів Agri-PV Fig. 3. Three-star benchmark for Agri-PV projects Таблиця 1. Критерії оцінювання проєктів Agri-PV Table 1. Agri-PV project evalua�on criteria Обов’язкові критерії (Must criteria) Додаткові критерії (Should criteria) Додаткові критерії (Could criteria) Сф ер а № 1 Сі ль сь ке го сп од ар ст во Має концепцію SAC, яка містить загальну інформацію сільсько- господарської діяльності та фо- тогенерації системи, оцінку по- треб сільськогосподарського учасника, інформацію про зе- мельну ділянку проєкту, техні- чний план системи Agri-PV, оці- нку використання обладнання / машин Задовольняє потреби сільсько- господарської діяльності та ви- робляє зелену електроенергію Наявність синергії між фотоге- нерацією та сільським госпо- дарством Оцінка освітленості та мікроклі- матичних умов Залучено водне господарство Максимізація синергії між фо- тогенерацією та сільським гос- подарством Покращення стійкості сільсько- господарської діяльності Сф ер а № 2 До вк іл ля Ефективна оцінка впливу проє- кту на довкілля (стандарт Оці- нки впливу на довкілля) Оцінка впливу на ерозію ґрун- тів, замулення ґрунтів, оцінка водності Мінімальні норми збереження ґрунту під час будівництва та демонтажу Ефективна техніка, розклада- ність конструкцій Підхід до життєвого циклу Зміна біорізноманіття, стійкіші методи ведення сільського гос- подарства Надання екосистемних пос- луг Збільшення заходів щодо збе- реження біорізноманіття (від- сутність пестицидів, викорис- тання місцевого насіння) Регенерація ґрунту та вловлю- вання вуглецю 60 Відновлювана енергетика. №4/2023 \| Сонячна енергетика Обов’язкові критерії (Must criteria) Додаткові критерії (Should criteria) Додаткові критерії (Could criteria) Сф ер а № 3 Со ці ал ьн о- ек он о- м іч ни й се кт ор Наявність бізнес-плану проє- кту Оцінка умов праці на фермі, включаючи міркування без- пеки Аналіз фінансових заощаджень протягом усього терміну слу- жби від заміни матеріалів з ко- ротким терміном служби Ступінь впливу на місцевий ла- нцюг поставок Наявність плану дій, що врахо- вує погляди та інтереси місце- вих громад Створення / інтеграція в міс- цеве співтовариство сільського- сподарських та відновлюваних джерел енергії Сф ер а № 4 О ці нк а ж ит тє - во го ц ик лу Моніторинг продуктивності си- стем. Збір даних щодо ефективності (сільськогосподарський, еколо- гічний, енергетичний, соціа- льно-економічний сектори) Детальна оцінка ефективності наданих екосистемних і соціаль- но-економічних послуг Рис. 4. Захисні фотоелектричні панелі над посадками малини, Нідерланди Fig. 4. Protective photovoltaic panels over raspberry plantings, the Netherlands «Зараз працюємо над створенням нових напівпрозорих модулів зі світлопроникністю 33 %, – розповідає Едгар Гімбел. – У такому разі врожайність не знизиться більш ніж на 10 % порівняно зі звичайними плівковими туне- лями». Надалі Піт Альберс планує використовувати тунелі з соня- чних панелей на всій малиновій плантації площею 3 га. Успішне застосування агрофотовольтаїки в Україні У 2020 році Харківським енергетичним кластером було запущено перший в Україні проєкт з агрофотовольтаїки за сприяння двох компаній з постачання й інсталяції со- нячних панелей. Як пояснює засновник Харківського енергетичного клас- тера та виконавчий директор Інституту сталого розвитку Станіслав Ігнатьєв, основні переваги інновації такі: • земельна ділянка використовується відразу у двох видах господарювання, що збільшує економічний ефект; • реалізується можливість підвищення урожайності, насамперед городини, за рахунок утворення мікрок- лімату для збереження вологи та дотримання оптимальної температури, а також утворення штуч- ної тіні у часи зеніту сонця; • збільшується прибуток власника земельної ділянки (від продажу енергії та сільськогосподарської проду- кції) без додаткового навантаження на земельну ді- лянку. За словами Станіслава Ігнатьєва, вітчизняний проєкт з агрофотовольтаїки було реалізовано на території СТОВ «Україна» Дергачівського району Харківської обл. Нове АГРО-ЕНЕРГЕТИЧНЕ господарство отримало назву «Со- лар Смарт Енерджи» (Solar Smart Energy). Встановлена потужність першої черги – 30 кВт, другої – 200 кВт. Зага- лом під СЕС зараз розташоване дослідне поле загаль- ною площею 0,4 га. Спочатку, під час запуску першої черги, землю під соня- чними панелями було засіяно кормовими травами. Вони, у порівнянні з кормовими травами на сусідніх ді- лянках (при всіх аналогічних умовах зростання), дали підвищення обсягу зеленої маси до 35 %. Посаджені під другою чергою овочеві культури (томати й огірки) дали підвищену врожайність до 40 %. При цьому їх термін плодоношення продовжився ще на 1 місяць. 61 Відновлювана енергетика. №4/2023 \| Сонячна енергетика Секрет полягає у мікрокліматі, що формується під соня- чними панелями. Температура ґрунту залишається пос- тійною завдяки затіненню вдень і утримуванню пане- лями тепла в нічний час. Крім того, аграрії мають суттєву економію на поливі, адже волога майже не випаровується. Виявилось, що для зро- шування рослин вдень достатньо ранкового конденсату з поверхні ґрунту, який акумулюється під сонячними бата- реями. Отже, полив здійснюється тільки у вечірній час. Для обробки ґрунту використовується мінітрактор з від- критою кабіною, який проїжджає під підвищеними сто- яками СЕС. Овочі, як заведено, при таких обсягах збира- ють вручну. Трави ж на силосну масу скошують електрокосою. Сьогодні агро-енергетичне підприємство вже має 2 МВт геліоенергетичних потужностей над 6 га агроугідь, на яких вирощуються овочі. Завдяки новій технології прибутковість агробізнесу була підвищена майже вдвічі, а сонячна електростанція за- мість прийнятних 5 років окупності має цілих 3 роки на прогнозоване повернення інвестицій. Фотовольтаїчний яблуневий сад в Німеччині При застосуванні агрофотовольтаїки не йдеться виклю- чно про польові культури. У Німеччині, наприклад, до- повнили сонячними батареями яблуневий сад. Німе- цька компанія BayWa r.e. разом з Інститутом систем сонячної енергетики ім. Фраунгофера побудувала екс- периментальну фотоелектричну систему разом із садом для вирощування яблук та ягідних культур. Під проєкт Agri-PV Fruit Growing, що став першою уста- новкою такого штибу в Німеччині, на фруктовій фермі Nachtwey відведена ділянка площею 9100 м2. Навіси із сонячних батарей загальною потужністю 258 кВт займа- ють приблизно третину виділеної території (рис. 5). Рис. 5. Фотовольтаїчний яблуневий сад, Німеччина Fig. 5. Photovoltaic apple orchard, Germany Разом із дослідженням щодо підвищення стійкості сіль- ського господарства до зміни клімату та у освоєнні еко- логічних технологій вирощування плодів з використан- ням сонячної енергії програма передбачає вивчення впливу умов навколишнього середовища на розвиток яблунь 8 сортів та проведення випробувань систем за- хисту рослин, а також управління затіненням. Буде та- кож перевірено, наскільки ефективно зафіксовані напів- прозорі фотопанелі з поворотними пристроями (треке- рами), які можуть захищати рослини від граду, зливи, палючого сонця та іншого несприятливого атмосфер- ного впливу в порівнянні із захисними плівками та про- тиградовими конструкціями. Також планується вивчити залежність зростання культур та їх врожайності від тіні, яку створюють сонячні панелі різних типів. Крім того, метою також є оцінювання фото- електричної системи з погляду економічної ефективно- сті, естетики та навіть соціальної сумісності. Електроенергія, що генерується на Agri-PV Fruit Growing, витрачатиметься на заряджання електротрактора Fendt e100 Vario, наданого компанією-виробником AGCO, та на роботу зрошувальної системи ділянки. Також від сонця живиться холодильний склад ферми, через те, що батареї розміщені на його даху. Спеціалізо- ване програмне забезпечення дозволяє контролювати фізіологічні параметри рослин і керувати поливом та ін- шими процесами догляду за культурами, зокрема з ура- хуванням прогнозу погоди. 62 Відновлювана енергетика. №4/2023 \| Сонячна енергетика Сонячна електростанція на плантації ягід годжі, Китай У 2014 році китайський інтернет-провайдер Baofeng Group вирішив розширити свою сонячну електростан- цію, розташовану на 107 км2 напівпустелі. Після вве- дення в експлуатацію другої черги фотоелектричні мо- дулі вироблятимуть 1 ГВт електроенергії. Головна особливість цієї СЕС полягає в тому, що вона поєднана з плантацією дерези звичайної, плоди якої відомі як ягоди годжі. Спочатку практично неродючі землі засіяли люцерною з метою природного поліпшення якості ґрунту, а на самій ділянці збудували сонячну електростанцію з потужністю першої черги 640 МВт, яка почала працювати у 2016 році. У ній використано 13 тис. інверторів для сонячних батарей від Huawei. Для контролю роботи енергетичних установок застосовується інтелектуальна система управ- ління та квадрокоптери. Під панелями фотоелементів, встановлених на висоті 2,9 м від землі, посаджено дерезу. В такий спосіб було розв’язано питання не лише з генерацією електроенер- гії, частина якої використовується для поливу, але й з від- новленням родючості землі та створення продуктивної плантації. Внаслідок зрошення, для якого отримують енергію від СЕС, рослинний покрив загалом в колишній напівпустелі збільшився на 85 %, з’явилася фауна – тва- рини й птахи. У районі розміщення електростанції випадає мало опа- дів, тому для рослин створено систему крапельного по- ливу. Наявність сонячних панелей дає змогу знизити за- гальні витрати води, оскільки за допомогою затінення землі випаровування вологи з ґрунту зменшується на 30–40 %. Висновок Для реалізації Європейської зеленої угоди та досягнення кліматичної нейтральності до 2050 року прискорення декарбонізації енергетичної системи та перехід до ста- лого сільського господарства стають надзвичайно важ- ливими завданнями. На сьогоднішній день відкрива- ється можливість досягнення цих цілей шляхом реалізації Agrisolar – успішної міжгалузевої ініціативи між сільськогосподарським та сонячним фотоелектрич- ним секторами. Agrisolar сприяє сталому розвитку сільських районів, підвищенню врожайності сільського господарства, збі- льшує доходи для фермерів та досягає 9 цілей CAP, ви- робляючи при цьому чисту електроенергію. Проекти Agri-PV спроможні зменшити використання одноразо- вого пластику, створювати простори для процвітання дикої флори та фауни, а також мінімізувати потреби сільськогосподарських культур у воді. Деякі проєкти спрямовані на регенерацію деградованих земель, пере- творюючи їх на сільськогосподарські площі, тоді як інші – на відновлення сільського господарства на існую- чих сонячних електростанціях. Значущий аспект полягає в тому, що Agrisolar може не лише створювати екологічні, але й соціально-економічні вигоди для сільських громад. Окремі проєкти справляють безпосередній вплив на добробут сільськогосподарських працівників та сприяють створенню додаткових робочих місць для місцевих мешканців. Багато інших проєктів ін- тегруються в місцеві сільськогосподарські ланцюги ство- рення вартості, забезпечуючи фруктами та овочами учнів місцевих шкіл або реалізуючи продукцію через місцеві сільськогосподарські кооперативи. Agrisolar забезпечує можливість підвищити ефектив- ність використання сільських територій, одночасно сприяючи сталим сільськогосподарським практикам, відновлюючи виснажені землі та виробляючи чисту еле- ктроенергію. ПОСИЛАННЯ 1. SolarPower Europe (2021): Agrisolar Best Prac�ces Guidelines Version 1.0. [Електронний ресурс]. – Ре- жим доступу: htps://solargrazing.org/wp- content/uploads/2021/06/SPE-Agrisolar-Best- Prac�ces-Guidelines.pdf. Дата звернення: 12.12.2023. 2. Офіційний сайт компанії ERC Ukraine – професійного дистибутора міжнародного рівня. Огляд «Агрофото- вольтаїка: підвищення ефективності землекористу- вання». [Електронний ресурс]. – Режим доступу: htps://erc.ua/erc-reviews/20745/agrofotovoltayika- pidvishchennia-efek�vnos�-zemlekoristuvannia/. Дата звернення: 12.12.2023. 3. Українське інформаційне агентство «Главком». Стаття «Агрофотовольтаїка: напівпрозорі сонячні па- нелі вкрили плантації малини у Нідерландах». [Елек- тронний ресурс]. – Режим доступу: htps://glavcom.ua/new_energy/news/agrofotovoltajik a-napivprozori-sonyachni-paneli-vkrili-plantaciji-malini- u-niderlandah-670427.html. Дата звернення: 12.12.2023. 4. Журнал AW-Therm. Стаття «Агрофотовольтаїка – но- вий європейський тренд». [Електронний ресурс]. – Режим доступу: htps://aw-therm.com.ua/agri-pv- agrofotovoltayika-novij-yevropejskij-trend/. Дата звер- нення: 12.12.2023. 5. Офіційний сайт платформи рішень для менеджерів природоохоронної діяльності ECOBUSINESS GROUP. Стаття «ЯК АГРОХОЛДИНГ перетворити у ЕНЕРГОХОЛ- ДИНГ – знають у ХАРКІВСЬКОМУ ЕНЕРГЕТИЧНОМУ КЛАСТЕРІ». [Електронний ресурс]. – Режим доступу: https://ecolog-ua.com/news/yak-agroholdyng- peretvoryty-u-energoholdyng-znayut-u-harkivskomu- energetychnomu-klasteri. Дата звернення: 12.12.2023. 6. Рада зовнішньої політики «Українська призма». Стаття «ЄВРОПЕЙСЬКИЙ ЗЕЛЕНИЙ КУРС ТА ПОТЕН- ЦІЙНІ НАСЛІДКИ ЙОГО ВПРОВАДЖЕННЯ СУСУІДНІМИ 63 Відновлювана енергетика. №4/2023 \| Сонячна енергетика ДЕРЖАВАМИ ДЛЯ УКРАЇНИ». [Електронний ресурс]. – Режим доступу: htp://prismua.org/green_deal_1/. Дата звернення: 12.12.2023. 7. Діловий ресурс аграріїв України AGRO TIMES. Стаття «Під сонячними панелями виросло на 40% більше овочів». [Електронний ресурс]. – Режим доступу: htps://agro�mes.ua/ovochi-sad/pid-sonyachnymy- panelyamy-vyroslo-na-40-ovochiv/. Дата звернення: 12.12.2023. 8. Агроновини України та світу – AgroPortal.ua. Стаття «На CISOLAR 2021 презентують ефективне рішення сонячної енергетики для АПК». [Електронний ре- сурс]. – Режим доступу: htps://agroportal.ua/news/ukraina/na-cisolar-2021- prezentuyut-effek�vnoe-reshenie-solnechnoi- energe�ki-dlya-apk. Дата звернення: 12.12.2023. REFERENCES 1. SolarPower Europe (2021): Agrisolar Best Practices Guidelines Version 1.0. [Electronic resource] – Access mode: htps://solargrazing.org/wp- content/uploads/2021/06/SPE-Agrisolar-Best- Prac�ces-Guidelines.pdf. Date of access: 12.12.2023. 2. The official website of ERC Ukraine, a professional distributor of interna�onal level. Review "Agrophoto- voltaics: increasing the efficiency of land use". [Electronic resource]. – Access mode: htps://erc.ua/erc-reviews/20745/agrofotovoltayika- pidvishchennia-efek�vnos�-zemlekoristuvannia/. Date of access: 12.12.2023. 3. Ukrainian news agency "Glav-com". Ar�cle "Agro- photovoltaics: translucent solar panels cover raspberry planta�ons in the Netherlands". [Electronic resource]. – Access mode: htps://glavcom.ua/new_energy/news/agrofotovoltajik a-napivprozori-sonyachni-paneli-vkrili-plantaciji-malini- u-niderlandah-670427.html. Date of access: 12.12.2023. 4. AW-Therm magazine. Article "Agrophotovoltaics – a new European trend". [Electronic resource]. – Access mode: https://aw-therm.com.ua/agri-pv-agrofotovoltayika-novij- yevropejskij-trend/. Date of access: 12.12.2023. 5. The official website of the ECOBUSINESS GROUP pla�orm of solu�ons for environmental managers. Ar�cle "HOW TO TRANSFORM AGROHOLDING INTO ENERGY HOLDING – They Know in the KHARKIV ENERGY CLUSTER". [Electronic resource]. – Access mode: htps://ecolog-ua.com/news/yak-agroholdyng- peretvoryty-u-energoholdyng-znayut-u-harkivskomu- energetychnomu-klasteri. Date of access: 12.12.2023. 6. Foreign Policy Council "Ukrainian Prize". Ar�cle "The European Green Deal and the Poten�al Consequences of its Implementa�on by Neighboring States for Ukraine". [Electronic resource]. – Access mode: htp://prismua.org/green_deal_1/. Date of access: 12.12.2023. 7. Business resource of Ukrainian agrarians AGRO TIMES. Ar�cle "Under solar panels grew 40% more vegetables". [Access mode: htps://agro�mes.ua/ovochi-sad/pid- sonyachnymy-panelyamy-vyroslo-na-40-ovochiv/. Date of access: 12.12.2023. 8. Agricultural news of Ukraine and the world - AgroPortal.ua. Ar�cle "An effec�ve solar energy solu�on for the agro-industrial complex will be presented at CISOLAR 2021". [Electronic resource]. – Access mode: htps://agroportal.ua/news/ukraina/na-cisolar-2021- prezentuyut-effek�vnoe-reshenie-solnechnoi- energe�ki-dlya-apk. Date of access: 12.12.2023.
id	veorgua-article-431
institution	Vidnovluvana energetika
keywords_txt_mv	keywords
language	Ukrainian
last_indexed	2026-07-19T01:12:25Z
publishDate	2023
publisher	Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
record_format	ojs
resource_txt_mv	veorgua/42/f8b60576befd672922d1e8e61d4f4642.pdf
spelling	veorgua-article-4312026-07-18T06:32:19Z EFFICIENCY OF AGRO-PHOTOVOLTAICS USE ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИКОРИСТАННЯ АГРОФОТОВОЛЬТАЇКИ Ferents, V. solar energy, agro-photovoltaics, solar panels, common agricultural policy, renewable energy sources. сонячна енергетика, агрофотовольтаїка, сонячні панелі, спільна сільськогосподарська політика, відновлювані джерела енергії. Agro-photovoltaics is a new technology that combines solar energy production with crop production. This article discusses the prospects for modern agriculture, which faces the challenges of climate change and the growing need for energy efficiency. The Agri-PV (agro-photovoltaics) technology aims to improve the efficiency of the use of the land surface area of the agricultural sector through the synergistic combination of renewable energy sources (RES) and agriculture. This implies the installation of photovoltaic panels at a certain height, depending on the type of crop grown, above the fields of agricultural land. In this context, agro-photovoltaics offers an innovative, efficient and cost-effective product solution for simultaneously promoting sustainable agriculture and the transition to clean energy. Starting with an overview of agro-photovoltaics technology, the paper explores how precisely integrated photovoltaic modules between crops not only generate electricity, but also improve the conditions for plant growth by protecting them from extreme weather conditions and providing an optimal microclimate. The article also highlights various case studies from around the world where agro-photovoltaics has already been implemented and is showing positive results. From farms in Europe to apple orchards in Germany, the study demonstrates how agro-photovoltaics increases land use efficiency, reduces water consumption, and increases overall productivity. In addition, the article discusses the goals of the Common Agricultural Policy, which aim to improve the environment, climate and productivity. This comprehensive approach provides readers with a deeper understanding of the complexity and multifunctionality of agro-photovoltaics. Clarification of the criteria for evaluating Agri-PV projects will allow us to understand what designers and deve-lopers of these systems focus on at the design stage and implementation of ready-made solutions in real life, focusing on the areas of agriculture, environment, socio-economic sector, and life cycle assessment. Агрофотовольтаїка – новітня технологія, що поєднує виробництво сонячної енергії з вирощуванням агрокультур. У статті йдеться про перспективи для сучасного сільського господарства, яке стикається з викликами кліматичних змін та зростаючої потреби в енергоефективності. Технологія Agri-PV (агрофотовольтаїка) передбачає покращення показника ефективності використання площі земної поверхні агропромислового сектору за рахунок синергетичного поєднання установок відновлюваних джерел енергії (ВДЕ) та сільського господарства. Мається на увазі встановлення фотоелектричних панелей на певній висоті, залежно від виду вирощуваної культури, над полями сільськогосподарських угідь. У цьому контексті агрофотовольтаїка пропонує інноваційне ефективне й економічно вигідне рішення для розвитку сталого сільського господарства та водночас переходу до чистої енергії. Починаючи з огляду технології агрофотовольтаїки, досліджується, як точно інтегровані фотоелектричні модулі між агрокультурами не тільки виробляють електрику, але й покращують умови для росту рослин, захищаючи їх від екстремальних погодних умов та забезпечуючи оптимальний мікроклімат. Стаття також висвітлює різні кейс-стаді з усього світу, де агрофотовольтаїка вже впроваджена та показує позитивні результати. Від ферм у Європі до яблуневих садів у Німеччині, дослідження демонструє, як агрофотовольтаїка збільшує ефективність використання земельних ресурсів, зменшує водні витрати та підвищує загальну продуктивність. Крім того, стаття розглядає цілі Спільної сільськогосподарської політики ЄС, які спрямовані на підвищення продуктивності сільськогосподарського виробництва, збереження довкілля та запобігання змінам клімату. Такий всеосяжний підхід надає читачам глибоке розуміння комплексності та мультифункціональності агрофотовольтаїки. Роз’яснення критеріїв оцінювання проєктів Agri-PV дозволить зрозуміти, на чому акцентують увагу проєктанти та розробники цих систем на стадії проєктування та імплементації готових рішень в реальне життя, орієнтуючись на сфери сільського господарства, охорони довкілля, соціально-економічного сектору та оцінку життєвого циклу. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2023-12-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/431 10.36296/1819-8058.2023.4(75).55-63 Vidnovluvana energetika ; No. 4(75) (2023): Scientific and applied Journal renewable energy ; 55-63 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 4(75) (2023): Scientific and applied Journal renewable energy ; 55-63 Відновлювана енергетика; № 4(75) (2023): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 55-63 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2023.4(75) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/431/339 Copyright (c) 2023 V. Ferents https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
spellingShingle	solar energy agro-photovoltaics solar panels common agricultural policy renewable energy sources. Ferents, V. EFFICIENCY OF AGRO-PHOTOVOLTAICS USE
title	EFFICIENCY OF AGRO-PHOTOVOLTAICS USE
title_alt	ЕФЕКТИВНІСТЬ ВИКОРИСТАННЯ АГРОФОТОВОЛЬТАЇКИ
title_full	EFFICIENCY OF AGRO-PHOTOVOLTAICS USE
title_fullStr	EFFICIENCY OF AGRO-PHOTOVOLTAICS USE
title_full_unstemmed	EFFICIENCY OF AGRO-PHOTOVOLTAICS USE
title_short	EFFICIENCY OF AGRO-PHOTOVOLTAICS USE
title_sort	efficiency of agro-photovoltaics use
topic	solar energy agro-photovoltaics solar panels common agricultural policy renewable energy sources.
topic_facet	solar energy agro-photovoltaics solar panels common agricultural policy renewable energy sources. сонячна енергетика агрофотовольтаїка сонячні панелі спільна сільськогосподарська політика відновлювані джерела енергії.
url	https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/431
work_keys_str_mv	AT ferentsv efficiencyofagrophotovoltaicsuse AT ferentsv efektivnístʹvikoristannâagrofotovolʹtaíki

EFFICIENCY OF AGRO-PHOTOVOLTAICS USE

Репозитарії

Схожі ресурси