美国科罗拉多州正在试行一个试点项目,当地的农场主们似乎可以在种植经济作物的同时,收集太阳能资源,并且同样盈利。
Kominek家庭农场位于科罗拉多州北部,是一片由干草和紫花苜蓿组成的绿色区域。这家人已经在这里种了半个世纪的农作物,但随着渐渐减产,家庭收入开始下降。到2017年下半年,Byron Kominek开始考虑有什么更有利润的选择,其中就包括安装太阳能电池板,把电力卖给能源企业。但当地法律使得人们很难将这片土地改作他用。
Kominek想出了这么一个办法:在太阳能电池板的下面、间列,继续种植作物。
今年春天,Kominek家的农场即将开始安装1.2兆瓦的太阳能阵列。大约有3300块太阳能电池板将在6-8英尺的高度设立,为一些像是土豆、辣椒、羽衣甘蓝等作物提供树荫,
牧草、蜂箱等也已经在电池板附近排布完毕。
Kominek今年37岁,他的祖父Jack1972年买下了这片农场。“这样,这片土地的农作物产出量将会更高,同时也会有更多的新能源,对当地农场来说也将取得更多收入。”
如果这一计划运行成功,那么该项目将为当地许多为钱所困的农民们提供消防的样本,将产量不佳的土地,转变为能够同时生产新能源、种植新作物的富饶土地。
美国电力企业Xcel Energy承诺称,将把Kominek家的太阳能农场生产的每度电纳入到电 体系当中,并且将支付费用。这家企业还提出,Kominek家附近的邻居如果有意愿的话也可以加入到这项计划当中来。只需投资一定比例的资金来安置太阳能阵列,就能每个月从电力公司得到一笔收入。同时,这笔投资也将会帮助支付农民们与日俱增的建筑支出。
农场种植好的蔬菜将会通过一个社区农场共享项目进行售卖,居民们可以对这个项目进行投资,并换取一箱箱的农作物。
这一农业(agriculture)和太阳能光伏(solar photovoltaics)的结合,有个相当尴尬的名字:农光伏(agrivoltaics),是一个正在兴起的太阳能发电行业的新兴尝试。
美国国家可再生能源实验室(NREL)表示,目前只有不到5兆瓦的太阳能阵列下种植了植物,而全国目前有71300兆瓦太阳能能源。日本的农光伏产业相对发达一些,这个概念出现在十年前左右。现如今,类似的项目已在日本出现了上百个,通常会包括一个35兆瓦的太阳能阵列,周围种植着人参、香菜什么的。
项目的拥护者们说,这一举措可以帮助更加广泛的新能源的应用,同时又不必占据必需的食物种植土地。研究显示,通过设立太阳能板,将会可观的提高能量效率,同时制造出更加湿润、凉爽的环境以利于农作物生长。
亚利桑那州最近进行了一项实验,科学家们对比了生长在太阳能板下的农作物和日光直晒的农作物的生长状况。研究发现,太阳能板底下的红辣椒的产量是常规种植方法产量的3倍,圣女果是两杯。部分作物的需水量显著下降,一部分原因在于太阳能板下面的阴凉可以有效保持水分。此外,白天的时候,由于下面的农作物,太阳能阵列的温度也会相应下降,因此比普通的太阳能电池板有更高的能源效率。
麻省的一项实验也验证了相似的结果。甜菜、西蓝花等作物,在太阳能电池板下产量上涨了60%。
Kominek一家把他们的农光伏试验田称为“杰克的太阳能花园”,他们的农光伏项目将会提供更多的可研究素材。NREL也将会在距离他家不远的地方再次开展试验工作。NREL的项目负责人Jordan Macknick谈到:“如果这些太阳能板有助于保持水分,并且土地的水蒸发量减少,那么只需要更少的水就能生长相同量甚至更多的农作物。”
农光伏首先出现于2004年的日本,由日本工程师Akira Nagashima创造。他在农田上支起了钢架子,把太阳能电池板升高了10英尺左右。日本可种植农作物的面积很少,同时日本也着重发展可再生能源。
不过,好归好,选择合适的农作物与太阳能板结合并不容易。在现有地块上,较小的拖拉机可以在几排太阳能板之间的狭窄空间中运行。但是联合收割机和其他工业设备的体积太大,无法穿过这些缝隙。此外,太阳能板下方生长的大多数农作物必须用手采摘。这项工作在社区花园的规模上是可行的,但在工业规模上来说,对于农民们却是异常艰巨的工作。因为你得一直弯着腰。当然,农民们正在开发机器来采摘草莓,甜瓜和西红柿,不过它们也有可能撞到太阳能板。
因此,就农光伏而言,最大的难度在选择合适的收割工具。
不过不管怎么说,只要工程师们可以解决这个问题,农光伏未来的发展前景还是非常好的。如果这些光能电池板覆盖了世界上1%的农用土地,那么这些太阳能电池板产生的能量就足够全世界使用1年。
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