QAZAQ GREEN.  Международная группа исследователей во главе с учеными Принстонского университета разработала математическую модель агровольтаических ферм, которая позволяет одновременно оценивать влияние солнечных панелей, установленных над сельскохозяйственными культурами, на урожайность, водопотребление, выработку электроэнергии и тепловую нагрузку на работников. Результаты исследования опубликованы 17 августа 2026 года в журнале Journal of Advances in Modeling Earth Systems.

Идея совмещать производство электроэнергии и выращивание сельскохозяйственных культур на одной земле существует с 1980-х годов. Агровольтаические системы предполагают размещение солнечных панелей над посевами, однако их эффективность зависит от вида культуры, климата и конфигурации панелей, поэтому универсальных параметров для всех условий не существует.

Чтобы комплексно оценивать работу таких систем, международная группа исследователей во главе с учеными Принстонского университета разработала математическую модель, учитывающую движение воздуха, тепло- и влагообмен, солнечную радиацию, фотосинтез и транспирацию растений, работу солнечных панелей и тепловую нагрузку на людей. Модель проверили по данным двух полевых экспериментов в Калифорнии и Миннесоте, после чего применили для моделирования агровольтаической системы с помидорами в условиях жаркого летнего дня в Принстоне, штат Нью-Джерси.

Расчеты показали, что панели создают более прохладный микроклимат для растений. Средняя дневная температура листьев помидоров под ними была на 1,84°C ниже, чем на открытом поле, а в отдельные часы разница достигала 7,56°C. При этом поступление фотосинтетически активной радиации к верхней части растений уменьшилось на 47%, а суммарное усвоение углерода — на 31%. Однако снижение фотосинтеза оказалось меньше, чем можно было бы ожидать только из-за уменьшения освещенности: более низкая температура частично компенсировала нехватку света.

Более прохладные условия также снизили потребность растений в воде. Суточная транспирация сократилась с 7,2 до 5,59 мм, или на 22,4%. При моделировании 92-дневного летнего периода средняя экономия воды составила около 18%. По оценке авторов, эффект может быть еще более выраженным в засушливых регионах с высокой солнечной радиацией.

Преимущества получили и сами солнечные панели. Под ними температура почвы и окружающей поверхности отличается от условий обычной солнечной станции над сухим грунтом, что снижает нагрев модулей. Их средняя дневная температура в расчетах уменьшилась с 48,9 до 43,3°C, а пиковая температура активного слоя — с 67,3 до 57,1°C. Это позволило увеличить расчетную выработку электроэнергии на единицу площади панели примерно на 3% и компенсировать около 15% потерь производительности, связанных с перегревом.

Отдельно исследователи оценили условия труда людей, работающих под панелями. Для этого использовался показатель физиологически эквивалентной температуры (PET), который учитывает температуру и влажность воздуха, скорость ветра, солнечное и тепловое излучение, одежду и физическую нагрузку. В смоделированном сценарии средний PET в рабочие часы снизился с 39,03°C на открытом поле до 34,57°C под панелями. Основным фактором стало уменьшение прямого воздействия солнечного излучения.

В совокупности сочетание сельскохозяйственного производства и генерации электроэнергии позволило получить коэффициент эквивалентности землепользования около 1,7 по сравнению с раздельным размещением солнечной генерации и сельхозугодий. При этом авторы подчеркивают, что этот показатель основан на моделировании и должен рассматриваться с учетом ограничений исследования.

Исследователи отмечают, что полученные результаты нельзя напрямую переносить на любую агровольтаическую ферму. Например, более высокая влажность под плотными рядами панелей может ухудшать тепловой комфорт работников. Поэтому при проектировании таких систем необходимо учитывать местный климат, особенности конкретных культур, вентиляцию и конфигурацию панелей.

Таким образом, разработанная модель рассматривается прежде всего как инструмент проектирования. Она позволяет заранее оценивать компромиссы между выработкой электроэнергии, урожайностью, потреблением воды и тепловой нагрузкой на работников и подбирать параметры системы с учетом конкретных условий.