Agrivoltaics:農場太陽能電池板可能是雙贏的

Agrivoltaics:農場太陽能電池板可能是雙贏的

馬薩諸塞州在兩用太陽能裝置方面處於領先地位,這使得種植一些作物和牧場動物成為可能,同時產生清潔能源。

馬薩諸塞大學作物研究和教育中心的田間太陽能電池板看起來並不像我們大多數人所期望的那樣。 它們離地面七英尺遠,而不是靠近地球進行囤積,而是有足夠的空間供農民或奶牛在下面徘徊。 面板由兩英尺和三英尺的間隙隔開,而不是緊密地聚集在一起。 光線穿過這些空間,下面是一排葉狀羽衣甘藍和布魯塞爾豆芽,取代了典型的裸露的土地或草地。

這種不尋常的安排是兩用太陽能裝置的第一個例子 - 有時稱為農業裝置。 它是一個光伏陣列,從地面上升得足夠遠,間隔的方式使得一些作物仍然可以在面板周圍和下面生長。 目標是幫助農民通過可再生能源發電實現收入多樣化,同時保持土地用於農業用途並減少溫室氣體排放。

“這似乎是一件很棒的事情 - 你可以在農場使用相同的空間來從太陽能生產中獲取資金,”該公司副執行董事布拉德•米切爾說。 麻省農場局聯合會。 “但它還處於早期階段。”

在同一塊土地上生產太陽能和種植作物的想法已經存在了一段時間。 孤立的示範和研究設施已到位或計劃在 亞利桑那, 日本法國。 然而,近年來,隨著光伏電池板價格暴跌,對可再生能源的興趣增加,以及對小農的財政壓力增大,這一概念變得更具吸引力。 而且由於太陽能電池陣列經常取代農業,導致兩種土地用途之間的緊張關係,農業電力被視為潛在的雙贏。

馬薩諸塞州處於推動力的最前沿。 該州雄心勃勃 可再生能源目標目前的目標是在3,600結束時要求2020兆瓦的風能和太陽能容量,增加一倍 國家目前的產出 1,800兆瓦的數量引起了人們對開發太陽能項目的興趣,但該州人口密度高意味著可用土地稀缺。

此外,許多當地的食品倡導者認為馬薩諸塞州消費的食物不足部分在那裡種植。 短暫的生長季節以及勞動力和土地的高成本可能使馬薩諸塞州的農業成為一個財務上不穩定的主張。 一些擁護者說,兩用太陽能裝置有可能同時緩解一些這些問題。


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傳統上,當太陽能開發商轉向農田進行項目時,該物業被出租或出售給開發商,表土被剝離,並且面板安裝在嵌入土地的混凝土基礎上。 雖然這種轉變推動了可再生能源的發電,但它削弱了當地的食品供應。 一些 甚至開始禁止大規模的農業產業太陽能開發作為保護土地的一種方式。

兩用發展特別適合馬薩諸塞州的需求,國家正在抓住機遇。 私人太陽能公司Hyperion Systems與大學之間的合作夥伴關係是一個獨特的研究項目,旨在準確計算不同作物在凸起的面板下生長時的成本。 該州新的太陽能激勵計劃,即Solar Massachusetts Renewable Target(SMART),為兩用項目提供額外補償。

“據我們所知,沒有別的地方正在做我們正在做的事情,”Hyperion Systems的顧問Michael Lehan說。

Agrivoltaics的起源故事

馬薩諸塞州的兩用項目可以追溯到2008,當時建築公司老闆Dave Marley在他位於Amherst的總部的屋頂上安裝了一個太陽能電池板,並很快決定他想產生更多能量。 當他開始考慮將農田作為一個地點時,馬利決心找到一種方法來避免中斷土地的農業用途。

“他一直在強調,'我想讓土地保持活力。 我不想掩蓋土地,“馬薩諸塞州農業資源部可再生能源協調員Gerald Palano說。

在2009,Marley與麻省大學和2010的研究人員建立了聯繫,他的願景成為現實,在馬薩諸塞州南迪爾菲爾德的一個研究農場建造了一個70面板陣列。 第二年,Marley成立了Hyperion Solar,以推行這種可再生能源的新方法。 馬利在2013去世,他的兒子詹姆斯接管了這項業務。

今天,Dave Marley設想的兩用裝置仍然存在,推進了他的目標。 面板的下端從地面抬起7英尺,在空中升至15英尺。 它們間隔足夠遠以允許陽光穿過下方的場地並且可以水平移動以調整間隙。 這些面板由垂直桿支撐,10腳嵌入地面。 沒有使用混凝土,因此對土壤的破壞是有限的並且是完全可逆的。

“農民真正關心的是土地,”Lehan說。 “土壤破壞最小。”

自陣列在2011上線以來,麻省大學農學教授斯蒂芬赫伯特一直在研究小組對作物生長的影響。 他的結果令人鼓舞。

當他種植草和其他飼料植物以支持放牧的奶牛時,面板下的土地產量超過接受陽光直射的土地的90百分比。 對於牛肉或奶農來說,農業光伏陣列是一種“不費腦筋的”,赫伯特說,他從一塊面板下面的莖上採摘的新鮮布魯塞爾豆芽的叮咬之間。

Agrivoltaics可以工作嗎?

早期的結果表明,當在小組下生長時,辣椒,西蘭花和瑞士甜菜等蔬菜可以產生大約60百分比的體積。 同時,兩用系統提供每英畝傳統裝置大約一半的發電能力,並且成本更高。

然而,雖然這些系統比太陽能電池板或農業單獨提供更少的能量產生和更低的作物生產率,但這種組合通常是有益的。

“絕對,”Lehan,Palano和James Marley幾乎齊聲說道。

Hyperion估計,在平均條件下,其兩用設備可在大約八年內收回成本。 州和聯邦撥款可以縮短該時間表。

為了幫助加快採用這種新方法,馬薩諸塞州正在籌集資金。 11月,該州推出了SMART計劃,該計劃向太陽能擁有者支付每千瓦時能源產生的固定基準費率。 然後,當面板沒有產生足夠的電力時,他們從電網中抽取的電力成本中扣除他們賺取的金額。 如果所有者產生的能量超過他們使用的能量,他們可以將這些信用額用於未來的賬單。

這些太陽能裝置的基本費率從15美分到每千瓦時39美分不等,具體取決於開發的規模和位置。 將太陽能電池板與農業相結合的項目每千瓦時可獲得額外的6美分。 實際上,這意味著農業用地上的1兆瓦系統,固定位置的太陽能電池板一年可產生大約1.2百萬千瓦時的能量,將為電費收取額外的72,000。

在SMART的前六週,五個申請提出了雙重用途項目,另外兩個提交了預先確定請求,這是該流程的早期步驟。 Palano說,還有幾位開發商詢問了潛在的發展。 擬議的項目範圍從249千瓦到1.6兆瓦。

“我們認為大型開發商和其他人的興趣水平是存在的,但這個概念是新的,所以他們需要投入更多時間來更好地理解,”他說。 “到目前為止,我們很高興看到這種興趣。”

並非每個農業區都將受益於農業。 例如,在已經擁有足夠開放的非農業空間來容納太陽能電池陣列的地區,增加的成本和努力可能沒有意義。

Agrivoltaics:農場太陽能電池板可能是雙贏的

馬薩諸塞州的兩用太陽能電池陣。

然而,在像馬薩諸塞州這樣的地方,帕拉諾說這項技術只會變得更好,更有幫助。 他已經看到了對跟隨太陽移動的面板感興趣,最大化他們的能量生成。 他還預計人們對存儲的興趣日益濃厚,基本上是大型電池可以收集電力並保存,以便在太陽不發光時使用。 他補充說,未來甚至可能包括半透明的面板,這些面板可以讓更多的光通過生長在下面的植物。

“我們說,'讓我們看看我們是否可以將其提升到一個新的水平,'”帕拉諾說。 “我們期待著這項創新。”

這篇文章最初出現在 土著吃

關於作者

莎拉·謝姆庫斯(Sarah Shemkus)是一名自由撰稿人和編輯,撰寫有關商業,技術,食品以及他們所遇到的地方的文章。 她的作品出現在 波士頓環球報, 守護者,Slate和其他優秀出版物。 她的激情包括農貿市場,海洋,數據,尖銳的切達干酪,神秘小說,國家公共廣播電台,準時,旅行和正確的語法。 在推特上關注莎拉@shemkus。

熱門照片:在馬薩諸塞大學的太陽能電池板下種植的西紅柿。 (所有照片均由Hyperion Systems提供。)

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