Заміна кукурудзяних полів на сонячні панелі може збільшити виробництво енергії у США

Протягом десятиліть американські монокультурні поля кукурудзи живили індустрію виробництва етанолу, яка обіцяла зробити бензин екологічнішим. Однак ця обіцянка не справдилася. Натомість нове дослідження, опубліковане у журналі Proceedings of the National Academy of Sciences 21 квітня, пропонує цим величезним полям відіграти потужнішу, хоча й зовсім іншу роль в енергетичному майбутньому Америки.

Команда науковців під керівництвом Метью Стурчіо з Корнельського університету запропонувала просте, але радикальне рішення: збирати енергію сонця замість того, щоб лише обробляти ґрунт. Дослідження показує, що заміна невеликої частки земель, які зараз використовуються для вирощування кукурудзи на етанол, сонячними панелями може суттєво збільшити виробництво відновлюваної енергії, відновити критично важливі екосистеми та забезпечити фермерам нові джерела доходу.

Сьогодні близько 12 мільйонів гектарів — приблизно площа штату Нью-Йорк — відведено під вирощування кукурудзи для виробництва етанолу. За даними дослідження, перетворення лише 3,2% цих земель на сонячні електростанції дозволить збільшити виробництво сонячної енергії в масштабах країни з 3,9% до 13% від загального обсягу постачання.

Старший автор дослідження Стівен Гродський зазначає, що навіть невелике впровадження екологічно продуманих, високоефективних сонячних установок на величезних сільськогосподарських територіях, які здебільшого використовуються для виробництва етанолового палива, може принести значні переваги як для людей, так і для планети.

Переваги такого підходу багатогранні. Сонячні панелі, встановлені поруч із полями багаторічних рослин, можуть допомогти фільтрувати сільськогосподарські стоки, стабілізувати ґрунти та створити необхідні середовища існування для бджіл, метеликів і птахів. Гродський підкреслює, що розглядаючи енергетичний розвиток як частину екосистем, можна краще зрозуміти соціально-екологічні компроміси, які сприятимуть сталим змінам у землекористуванні.

Вирощування кукурудзи для етанолу широко розповсюджене в США, але завжди було доволі суперечливою практикою. Спочатку воно мало на меті зменшити викиди вуглецю, проте кліматичні переваги кукурудзяного етанолу викликають серйозні сумніви. Деякі дослідження навіть припускають, що з урахуванням змін у землекористуванні він може бути більш вуглецевомістким, ніж бензин. Крім того, кукурудза потребує інтенсивного зрошення, добрив і пестицидів, що негативно впливає на якість води та здоров'я ґрунту.

Натомість сонячна енергія потребує значно менше землі для отримання такого ж енергетичного виходу. Команда Стурчіо виявила, що один гектар сонячних панелей може виробити стільки ж енергії, скільки тридцять один гектар кукурудзяних полів, призначених для виробництва етанолу.

За допомогою просторового аналізу дослідники визначили місця по всьому Середньому Заходу — в межах двох миль від існуючих ліній електропередач — де сонячні панелі можна встановити без дорогої нової інфраструктури. Для фермерів здача в оренду невеликої частини землі під сонячні панелі може принести втричі-вчетверо більший дохід, ніж вирощування кукурудзи на етанол.

Наслідки дослідження виходять далеко за межі кукурудзяного поясу Середнього Заходу. Оскільки попит на етанол знижується — що зумовлено зростанням популярності електромобілів — необхідність переосмислення використання сільськогосподарських земель стає все більш нагальною. Водночас, за прогнозами, попит на електроенергію може зрости на 75% до 2050 року.

Дослідники передбачають ширший енергетичний перехід, де сільськогосподарські угіддя могли б також давати електроенергію та сприяти екологічному здоров'ю. У таких регіонах, як басейн річки Міссісіпі, де стік добрив спричиняє утворення масштабних «мертвих зон» у прибережних водах, заміна частини кукурудзяних полів сонячними масивами, оточеними багаторічною рослинністю, могла б різко скоротити забруднення поживними речовинами.

Перетворення приблизно 391 000 гектарів кукурудзяних полів на сонячні електростанції дозволило б США не лише замінити енергетичний вміст усього виробництва етанолу, а й запобігти потраплянню у водойми близько 54,8 мільйонів кілограмів азоту та 26,3 мільйонів кілограмів фосфору.

Такі зміни матимуть широкий вплив, сприяючи формуванню стійкіших сільськогосподарських ландшафтів, які краще витримують стреси, пов'язані зі зміною клімату. Покращені середовища існування запилювачів могли б підвищити врожайність фруктів, овочів та інших культур, які залежать від бджіл — це було б вигідно як для фермерів, так і для екосистем.

Фактично, якби 46% нинішніх земель, відведених під вирощування кукурудзи на етанол, були переведені на сонячну енергетику, це могло б задовольнити всі цілі США щодо декарбонізації до 2050 року, пов'язані з сонячною енергією.