26/05/2026
265284 Світло, земля та енергія: Синергетичний потенціал агровольтаїки Сяк драйвер сталого розвитку та кліматичної стійкості
У сучасному науковому дискурсі пошук компромісів між глобальною продовольчою безпекою та переходом на чисті джерела енергії є одним із найважливіших викликів для впровадження Цілей сталого розвитку ООН. Масштабне вилучення родючих земель під традиційні сонячні електростанції поглиблює деградацію ґрунтів і створює просторовий конфлікт із сільським господарством. Інноваційним розв'язанням цієї дилеми є агровольтаїка (Agrivoltaics) — концепція подвійного землекористування, яка інтегрує генерацію фотоелектричної енергії та вирощування сільськогосподарських культур на одній площі.
Даний науковий огляд присвячено аналізу великої оглядової статті «Agrivoltaics development progresses: From the perspective of photovoltaic impact on crops, soil ecology and climate». Авторами роботи є провідні китайські вчені Yi Tan, Jian Liu, Wendi Li, Junhui Yin, Hao Chen, Yutao Peng, Jinfang Tan та Mi Wei, які представляють Державну ключову лабораторію біоконтролю Сунь Ятсенівського університету (м. Шеньчжень) та Університет медичних наук Цзуньї. Їхні наукові досягнення охоплюють глибокі дослідження у сфері біології рослинного стресу, агроекології, біоконтролю та фармацевтичної ботаніки, що дозволило застосувати комплексний міждисциплінарний підхід до оцінки фотоелектричних систем. Метадані публікації: журнал Environmental Research, 266 том (2025 рік), стаття № 120540, цифровий ідентифікатор DOI: 10.1016/j.envres.2024.120540. Наукова праця викладена на 15 сторінках, містить 2 масштабні зведені таблиці та 5 комплексних наукових малюнків і графіків, уключаючи бібліометричний аналіз мереж співавторства й ключових слів у програмі CiteSpace.
Дослідження базується на детальному узагальненні світового досвіду функціонування агровольтаїчних систем у відкритому ґрунті та теплицях. Автори фокусуються на вивченні штучно створеного мікроклімату — трансформації сонячної радіації, коливаннях температури й вологості ґрунту, а також на динаміці ґрунтових мікробних спільнот, що раніше залишалося поза увагою більшості інженерно-орієнтованих праць.
Структурований перелік вирішених науково-практичних завдань та ключових інновацій:
Систематизація просторових конфігурацій систем: Визначено та класифіковано ключові світові стратегії розміщення фотоелектричних панелей (PV): стрічкове надземне розташування на відкритих угіддях та інтеграція різного ступеня щільності покриття на дахах теплиць.
Обґрунтування параметрів затінення для світлолюбних культур: Доведено, що для овочів та фруктів (томати, салат, перець) критичний поріг затінення становить до 20-30%. Перевищення цього рівня веде до падіння врожайності, зниження концентрації цукрів, лікопіну та вітаміну C. При затіненні до 10% негативного впливу немає, а в умовах теплового стресу фіксується приріст біомаси.
Оптимізація умов для тіньолюбних культур: Досліджено, що для мікологічних культур (грибів) та деяких лікарських рослин оптимальним є затінення понад 50%, яке кардинально знижує відсоток деформації плодових тіл, покращуючи їхню якість.
Виявлення терморегуляційного буферного ефекту: Встановлено, що PV-панелі діють як температурний буфер: знижують температуру ґрунту вдень (улітку різниця сягає до 7.7°C, рятуючи томати від стерилізації пилку) та утримують тепло вночі й узимку в діапазоні 0-10°C.
Кількісна оцінка збереження вологи: Зафіксовано зменшення випаровування води з поверхні ґрунту на 33% при шаховому розташуванні панелей порівняно з відкритою ділянкою, що підвищує загальну ефективність водокористування рослинами на 328%.
Моделювання аномального перерозподілу опадів: Виявлено проблему «крайового ефекту», коли нижня кромка панелей створює зони надмірного зволоження й ерозії, тоді як під панелями виникають посушливі мікрозони, що деформує морфологію кореневої системи.
Розкриття біотичних та абіотичних чинників мікробіому: Доведено, що зниження інсоляції пригнічує світлолюбні мікроорганізми, підвищуючи біомасу тіньолюбних на 20-30%. Водночас зафіксовано падіння активності ферментів циклу вуглецю та азоту через дефіцит рослинного спаду під панелями.
Оцінка інноваційних технологій: Здійснено аналіз технологічних оновлень — спектрального розщеплення світла, напівпрозорих модулів та органічних гнучких фотоелементів, які вибірково пропускають фотосинтетично активну радіацію (PAR) до рослин.
Узагальнення результатів роботи
Головний висновок авторів полягає в тому, що агровольтаїка не є універсальним шаблоном, а вимагає суворої екологічної та технологічної кастомізації. Штучний мікроклімат під сонячними панелями здатний кардинально підвищити ефективність землекористування (до 186%) та захистити агроекосистеми від посух завдяки утриманню вологи й термобуферизації. Проте існують серйозні компроміси (trade-offs): значне затінення погіршує якісні показники світлолюбних культур, а нерівномірний розподіл опадів та вимивання поживних речовин збіднюють ґрунтовий мікробіом, уповільнюючи внутрішній кругообіг елементів. Успіх інтеграції залежить від балансу між геометрією конструкцій та біологічними потребами культури.
Вектори майбутніх дослідницьких ініціатив для українських науковців
Зважаючи на пріоритети Української асоціації агровольтаїки, повоєнне відновлення енергетичного сектору та необхідність адаптації вітчизняного АПК до глобальних змін клімату, перспективними для здобувачів вищої освіти й аспірантів є такі напрями:
Оптимізація параметрів PAR-пропускання агровольтаїчних систем для традиційних зернових та олійних культур Степу України в умовах наростаючого дефіциту вологи. Дослідження динаміки формування врожаю пшениці, сої та соняшнику під рухомими трекерними PV-панелями із застосуванням технологій спектрального розділення світла для оптимізації водно-польового балансу.
Розробка нормативно-правових та екологічних стандартів публічного управління земельними ресурсами при впровадженні агровольтаїки на деградованих і техногенно забруднених територіях. Обґрунтування моделей відновлення біологічної активності порушених ґрунтів і мікробіому під сонячними електростанціями, формування законодавчих стимулів та податкових пільг для аграріїв, що інтегрують ВДЕ, у контексті виконання євроінтеграційних вимог Green Deal.
Підсумковий аналіз і практичні рекомендації
Рецензована стаття доводить, що агровольтаїка перетворює традиційне поле на високотехнологічну керовану екосистему, де сонячні панелі виступають дієвим інструментом кліматичної адаптації рослин. Науково обґрунтоване проектування геометрії затінення (до 20% для овочевих систем) дозволяє максимізувати одночасне отримання чистої енергії та збереження врожайності й вологи. Перехід від простої експлуатації землі до біотехнологічного управління мікрокліматом та мікробіомом під панелями є ключем до сталого та енергонезалежного майбутнього аграрного сектору.
Ключові слова: агровольтаїка, мікроклімат фотоелектричних систем, сталий розвиток АПК.
