Исследование: была проведена оценка заглубленной капельной системы орошения с использованием солнечной энергии, и результат оказался удивительным.

Использование солнечной энергии для подземного капельного орошения позволяет снизить затраты и повысить эффективность использования воды в экстенсивном земледелии. В экспериментальной сельскохозяйственной станции INTA Manfredi группа исследователей оценила системы капельного орошения, питаемые от солнечных панелей, как изолированных от электрической сети (off grid), так и подключенных к ней (on grid), с целью измерения затрат и производительности, как отмечается в отчете организации. Согласно отчету, исследования показали, что автономное солнечное оборудование с боковыми трубами, расположенными на расстоянии 1,1 метра, требует инвестиций в размере 5474 долларов на гектар и стоит 0,84 доллара за миллиметр, в то время как с боковыми трубами, расположенными на расстоянии 1,6 метра, инвестиции снижаются до 4813 долларов на гектар, а стоимость миллиметра сокращается до 0,70 доллара. В обоих случаях эти показатели значительно ниже, чем в случае традиционного электрического орошения. Игнасио Северина, исследователь из INTA Manfredi, сообщил, что в ходе испытаний, проведенных институтом, удалось достичь эффективности использования воды, близкой к 100%, с помощью систем подземного капельного орошения на обширных посевах, а урожайность пшеницы по сравнению с засушливыми землями увеличилась в три раза. Организация работает над развитием этой технологии с 2012 года в рамках соглашений о технологическом сотрудничестве с израильскими компаниями. «В то время этой технологии в Аргентине не существовало. Наша идея заключалась в том, чтобы привезти ее в страну и опробовать при прямом посеве на обширных площадях», — сказал он. «Основным преимуществом этой системы является эффективность использования ресурсов. При орошении мы управляем водой, удобрениями и энергией. Получая воду из скважины и подавая ее непосредственно к корням, мы не несем потерь. То же самое происходит с удобрениями, которые дозируются вместе с поливом. Вся затрачиваемая энергия используется эффективно, поскольку нет испарения, утечки или стока», — отметил он. «В первые годы эта технология требовала более значительных инвестиций, чем другие системы, такие как орошение с помощью поворотных оросителей. Одним из самых дорогостоящих компонентов были оросительные боковые трубы — зарытые гибкие ПВХ-шланги, содержащие эмиттеры, которые подают воду на участок. Чтобы сократить эти расходы, команда поставила перед собой задачу определить оптимальное расстояние между боковыми трубами. «Для этого были опробованы расстояния 80 см, 1 м, 1,20 м, 1,60 м и 2,1 м в сочетании с расходом от 0,6 до 2,1 литра в час, установленными на суглинистых почвах. «Мы искали расстояние, при котором почва увлажнялась бы равномерно, не влияя на урожайность. Мы измерили количество воды в профиле и урожайность на разных расстояниях от шланга», — описала Северина. «Результаты показали, что при выращивании пшеницы расстояния 80 см и 1 м не повлияли ни на динамику воды, ни на урожайность, которая в среднем составила 58 центнеров с гектара. «Когда мы перешли на 1,60 м, мы наблюдали падение производства примерно на 10 % из-за меньшей доступности воды в районах, удаленных от боковой стороны», — указал исследователь. Для справки: урожайность пшеницы на неорошаемых землях составила около 20 центнеров. Кроме того, команда оценила возможность компенсировать большие расстояния за счет увеличения расхода воды из эмиттеров. «Увеличив расход с 1 до 1,5 литра в час, мы добились расширения влажной зоны и сокращения разницы по сравнению с 1 м», — пояснил он. В случае кукурузы и сои разницы между расстояниями не было, хотя разница была между орошением и засушливыми условиями: за семь сезонов кукуруза дала в среднем на 80 % больше урожая, чем без орошения, а соя показала прирост около 30 %. «В 2022 году было внедрено использование фотоэлектрической энергии для питания системы подземного капельного орошения. Система состоит из 34 солнечных панелей мощностью 550 Вт, распределенных по двум конструкциям по 17 панелей каждая, с общей установленной мощностью 18,7 кВт. Система работает автономно, в режиме off grid, то есть отключенная от электросети: панели напрямую питают солнечную помпу с расходом 24 м³/ч, используемую для орошения площади в 6 гектаров. С помощью этой системы, которая работает только в дневное время, в среднем было орошено 600 мм пшеницы, 550 мм кукурузы и 300 мм сои, что более чем в два раза превышает объем орошения, который ранее обеспечивался электрическим насосом (310 мм пшеницы, 200 мм кукурузы и 100 мм сои). Несмотря на значительное увеличение объема орошения, урожайность была лишь незначительно выше, поскольку культуры уже находились на высоком уровне продуктивности. По этой причине было решено удвоить орошаемую площадь с помощью того же солнечного оборудования, увеличив ее с 6 до 12 гектаров, сохранив расход 24 м³/ч. Эта настройка позволила оптимизировать использование системы и является ключевым фактором для проектирования будущих установок. Ноэлия Барберис, исследователь из INTA Manfredi, пояснила, что отдел экономики провел оценку на трех уровнях, чтобы оценить внедрение подземного капельного орошения в экстенсивном земледелии. «Сначала мы рассчитываем стоимость каждого миллиметра воды, затем оцениваем инвестиции для производителя, который работает на неорошаемых землях и хочет внедрить орошение, и, наконец, рассчитываем валовую прибыль, которая представляет собой снимок производства на определенный момент времени, сравнивая орошение с неорошением», — отметил он. «Ключевые переменные включают стоимость инвестиций, стоимость миллиметра воды и цену на урожай. «С помощью орошения мы можем получить чрезвычайные урожаи, но если цена на зерно низкая, экономическая уравнение может не сработать», — предупредил он. Команда работает с поворотным и капельным орошением, а в этом году добавила специальный анализ для капельных систем с солнечной энергией. Были оценены конфигурации с расстоянием между боковыми линиями 1,10 и 1,60 метра, с оборудованием, изолированным от сети и подключенным к ней. «В автономной системе панели питают насос напрямую. Орошение осуществляется только за счет доступной солнечной энергии, и в пасмурную погоду расход воды снижается. В системе, подключенной к сети, панели подключаются к сети: при недостатке солнечной энергии насос берет необходимое количество энергии из сети, и орошение остается равномерным. Кроме того, когда энергии остается в избытке, ее можно продавать в государственную сеть», — описал он. «В автономных системах, где не оплачивается электроэнергия, эксплуатационные расходы минимальны, и основной составляющей стоимости миллиметра является амортизация оборудования. Мы оцениваем общую стоимость в 0,84 доллара за миллиметр для конструкции высотой 1,1 метра и в 0,70 доллара для конструкции высотой 1,6 метра». Начальные инвестиции также варьируются: 5474 доллара на гектар в системе с высотой 1,1 метра и 4813 долларов на гектар в системе с высотой 1,6 метра. «Экономическая оценка показала, что, хотя урожайность при высоте 1,6 метра несколько ниже, снижение затрат компенсирует эту разницу. Проект на высоте 1,6 метра показал чистую стоимость 220 100 долларов и норму прибыли 9,9%, по сравнению с 113 434 долларами и 5,9% для системы на высоте 1,1 метра, соответственно. Барберис также проанализировал вариант соляризации на уже установленном оборудовании с электрическим питанием. В этом случае установка панелей on grid позволяет снизить затраты на энергию примерно на 40%, которые были оценены в 1,20 доллара за миллиметр. «Когда электроэнергия субсидировалась, уравнение было другим. Сегодня, с меньшими субсидиями, солнечная энергия становится более привлекательной». Для системы высотой 1,1 метра стоимость миллиметра с солнечными панелями снижается до 0,71 доллара, с чистой стоимостью 101 919 долларов и нормой прибыли 18,7%; при высоте 1,6 метра стоимость снижается до 0,68 доллара, с чистой стоимостью 94 751 доллар и нормой прибыли 17,7%». «Во всех случаях валовая прибыль сильно зависит от цены на сельскохозяйственные культуры. При предположениях на июль 2025 года — пшеница по 233 доллара за тонну, кукуруза по 197 и соя по 336 — орошение с помощью солнечной энергии позволило получить средневзвешенную валовую прибыль от 1180 до 1220 долларов на гектар, что значительно превышает показатели для богарных земель. Специалист подчеркнула, что каждый производитель должен проанализировать свою конкретную ситуацию. «Дополнительное орошение повышает надежность результатов, стабилизируя урожайность на высоком уровне, но в конечном итоге рентабельность определяют цены на сельскохозяйственные культуры и стоимость миллиметра воды», — заключила она.