Генерация ветра и солнца направлена на спасение Земли, но для общей рентабельной возобновляемой генерации в Европе потребуется 2% площади континента. Как возобновляемая генерация может взаимодействовать с другими отраслями, чтобы максимально эффективно использовать пространство?
В странах с умеренным климатом энергетический переход предполагает, что часть сельскохозяйственных земель будет использована для производства электроэнергии. Но уже сегодня отмечается повышенный спрос на сельскохозяйственную продукцию без применения химикатов. В то время как энергия ветра может использоваться в сельском хозяйстве, солнечные фермы могут косвенно влиять на снижение урожайности сельскохозяйственных культур.
В недавнем исследовании, опубликованном в журнале PLOS One, «Возможности снижения потребности в земле для возобновляемой электроэнергетике в Европе» рассматривались вопросы о том, как организовать возобновляемую генерацию, чтобы минимизировать использование земли. Для производства электроэнергии в Европе с использованием только береговых ветров и солнечной энергии потребуется около 2% территории континента, что эквивалентно площади, превышающей территорию Венгрии. Во всем мире полностью возобновляемое будущее может означать, что одна только солнечная энергия может занимать территорию Великобритании.
Почему проверенные решения не помогут тем, кто в них больше всего нуждается.
Ветряные турбины с фиксированным дном «открыли мелководье» для оффшорной энергетики, что принесло большую пользу таким странам, как Великобритания и Нидерланды, что может снизить потребность в земле на 50%. Однако это повлечет за собой штраф в размере 5%, что может отпугнуть разработчиков, когда есть более дешевые варианты на суше.
В ближайшем будущем плавающие ветровые решения, откроют «больше воды для морского ветра». Первые проекты среднего масштаба уже начали эксплуатацию, и планировщики рассматривают возможность крупномасштабного развития.
Однако эти технологии не помогут регионам с небольшим количеством береговых линий или вообще без них. Для таких стран, как Швейцария, возможность перехода на энергосбережение находится под угрозой из-за потребности в земле. В настоящее время страна импортирует 85% своей электроэнергии и стремится к 2034 году постепенно отказаться от собственной ядерной генерации. В связи с этим расширение сектора возобновляемых источников энергии будет зависеть от использования сравнительно небольшой территории.
Между тем, развитие возобновляемых источников энергии в странах Африки к югу от Сахары уже сталкивается с проблемами из-за рудиментарных транспортных систем. Фермеры не хотят отказываться от своих земель ради непроверенных технологий.
В Европе и Северной Америке фермеры обычно обходятся береговыми ветряными турбинами. По мнению ассоциации ветроэнергетики Канады: «Как правило, каждая основа башни имеет диаметр от 8-10 метров, а расстояние между ними составляет 250-800 метров или более. Вместе вся ветряная электростанция, включая башни, подстанции и подъездные дороги, использует только около 5% отведенной ей земли».
Но любой разработчик возобновляемых источников знает, что площадь, занимаемая турбиной, выходит за ее пределы. Общины часто выступают против местных разработок.
Фермерская энергия и производство на одной и той же земле.
«Agrivoltaic» проекты были нацелены на поиск баланса между сельским хозяйством и выработкой энергии, который приносит пользу землевладельцам.
Исследователи из Кембриджского университета недавно разработали тонированные солнечные панели. Панели поглощают более половины попадающего на них света. В условиях теплицы исследователи выращивали базилик и шпинат, проверяя их урожайность.
Стремясь поглощать меньшее количество света, листья шпината были крупнее. Таким образом, совокупная стоимость шпината и произведенной энергии увеличила доход на 35%. Но это не подойдет для всех растений: стоимость участка с базиликом увеличилась всего на 2,5%.
Аналогичным образом, в Нидерландах выращивают различные ягоды под солнечными батареями. Немецкая сельскохозяйственная компания BayWa разработала проект и сейчас приступила к разработке пилотных проектов для выращивания яблок и груш.
Менеджер по продукции BayWa AgriPV Стефан Шинделе сказал: «После успеха пилотного проекта в прошлом году мы расширили проект до 2,7 МВт. Это последнее расширение предусматривает установку 10250 солнечных панелей на 3,2 гектарах кустов малины, которые генерируют достаточно чистой энергии для 1250 домашних хозяйств.
«Тщательный мониторинг в ходе пилотного исследования показал, что климат под панелями на самом деле более стабильный, чем под пластиковыми арками. Панели создают более благоприятную температуру и лучше защищают растения от непогоды».
Переосмысление конструкции солнечной генерации.
Кембриджский проект был разработан с местной солнечной компанией Polysolar Domestic. Эта компания специализируется на производстве солнечной энергии из стеклянных панелей, которые лучше подходят для интерьера дома.
В докладе Национальной лаборатории возобновляемой энергии США от 2018 года отмечается, что к 2030 году 63% солнечной энергии в стране будет приходиться на наземные панели.
Традиционно разработчики удаляют существующие растения, выравнивают почву и уплотняют поверхность после установки. Это разрушает экосистему. В нескольких проектах предполагалось использовать солнечные фермы как пространство для сохранения биоразнообразия, что сделало их более привлекательными для специалистов по планированию.
Даже в плодородных районах есть заброшенные участки, которые можно использовать для выработки энергии. Одно из исследований показало, что Калифорния может генерировать в 13 раз больше энергии, чем требуется, используя фотоэлектрическую генерацию на загрязненных или застроенных землях и неиспользуемых водохранилищах.