Aurinkoenergian, viljelykasvien ja karjan yhteissijoittaminen maatalousprojekteissa

Aurinkoenergia on keskeistä ympäristön kestävyyden malleissa, mutta kaikkia hankkeita ei rakenneta samalla tavalla. Yksi huolenaihe energian kehittämisessä, uusiutuvassa tai muussa, on käsite "energian hajaantuminen", joka tarkoittaa maan omistamista energian tuotantoon ja jakeluun.

Ympäristö Kalifornian arvioiden mukaan katolla oleva aurinkoenergia voisi estää 148,000 hehtaarin maa-alueen kehittymisen verrattuna maahan asennettavaan hyötykäyttöön tarkoitettuun malliin. Tämä perustuu valtion sääntelyviranomaisen arvioimaan 28,5 GW:n katolla olevan aurinkoenergian käyttöönotosta vuoteen 2045 mennessä puhtaan energian tavoitteiden saavuttamiseksi. Se on noin puolet Los Angelesin kokoinen alue, joka voitaisiin säilyttää.

Aurinkoenergiaa ylistetään sen kyvystä integroida rakennettuun ympäristöön, sijoittaa kattojen päälle, integroida rakennusten julkisivuihin, autokatoksiin jne. Kuitenkin, jotta saavutetaan aggressiiviset hiilidioksidipäästötavoitetavoitteet ja saavutetaan 100-prosenttisesti uusiutuva energiajärjestelmä, maahan asennettava aurinkoenergia tulee myös tarpeeseen. Tässä agrivoltaics, käytäntö sijoittaa aurinkoenergian tuotanto yhdessä maataloustoimintojen kanssa, voi astua sisään.

Oregon State Universityn tutkimuksessa havaittiin, että aurinkoenergian ja maatalouden yhteissijoittaminen voisi tuottaa 20 prosenttia Yhdysvaltojen kokonaissähköntuotannosta. Laaja-alainen maataloussähköjen asentaminen voisi vähentää hiilidioksidipäästöjä 330,{4}} tonnilla vuodessa samalla, kun se vaikuttaa "minimaalisesti" satoon, tutkijat sanoivat.

Lehti havaitsi, että noin Marylandin kokoinen alue tarvittaisiin, jos agrovoltaics kattaisi 20 prosenttia Yhdysvaltain sähköntuotannosta. Se on noin 13,000 neliökilometriä eli 1 prosentti Yhdysvaltain nykyisestä viljelymaasta. Globaalissa mittakaavassa on arvioitu, että 1 prosentti kaikesta viljelymaasta voisi tuottaa maailman energiantarpeen, jos se muunnetaan aurinkoenergiaksi.

Biosfääri 2

Agrivoltaics tekee muutakin kuin säästää maata ja hyödyntää hehtaaria. Aurinkopaneelien ja alla olevien maataloustoimintojen välillä on synergiaa.

Esimerkiksi Arizonan yliopiston tutkijaryhmä, joka ylläpitää agrivoltaic-testikeskusta Biosphere 2:ssa, täysin itsenäisessä sisäilman "luonnollisessa" ympäristössä, havaitsi, että kasvit parantavat aurinkopaneelien suorituskykyä ja aurinkopaneelit parantavat sadon tuottoa. kuivissa ympäristöissä.

Biosphere-tiimi havaitsi, että aurinkosähköjärjestelmän tarjoama varjo vähensi haihtumista, mikä tarkoittaa, että vesi pysyisi pinnalla pidempään ja ruokkisi paremmin viljelykasveja kuin ulkoilmaviljely. Tämä ei ainoastaan ​​säästä vettä, vaan se saa kasvit kasvamaan vahvempina, mikä johtaa parempaan satoon. Lisäksi paneelien varjostettu tila saa kasvit leviämään ja etsimään auringonvaloa. Kokeissa agrivoltaic-varjostettu lehti oli lähes kaksi kertaa suurempi kuin ulkoilma.

Kuivissa ilmastoissa, kuten Biosphere 2:ta ympäröivässä ilmastossa, voi usein olla liikaa valoa ja lämpöä, jotta kasvit voivat kasvaa kunnolla. Paneelin varjostin auttaa luomaan paremmat olosuhteet kasveille. Sama koskee aurinkopaneeleja, jotka tuottavat vähemmän sähköä korkeissa lämpötiloissa. Perinteinen aurinkolaitos voi poistaa alta kaiken kasvillisuuden, joka suurissa aurinkoryhmissä aiheuttaa tutkitun lämpösaaren vaikutuksen.

Ylimääräinen aurinkoenergia, jota ei muunneta sähköksi, voi poistua alueelta kahdella tavalla: joko piilevänä lämpönä tai aistivana lämpönä. Tunteva lämpö on tyyppi, jonka voimme tuntea, ja tyyppi, joka vahingoittaa aurinkosähkön tuotantoa. Piilevä lämpö on energiaa, jonka lähellä oleva vesi absorboi ja haihtuu höyryksi. Lisäämällä kasveja alle kuivassa ilmastossa lisäät piilevää lämmön imeytymistä, poistat lämmönpainetta paneeleista ja tehostat tuotantoa ja elinkaarta.

Kuivan ilmaston viljelijät voivat myös nauttia työskentelystä agrovoltaicien parissa. Keskuksesta saadut alustavat tiedot viittaavat siihen, että ihon lämpötila on noin 20 Fahrenheit-astetta alhaisempi kuin ulkoilmaviljelyssä.

InSPIRE projekti

National Renewable Energy Laboratory (NREL) tutkii monia mahdollisuuksia agrivoltiakeille, mukaan lukien nautakarjan tai lampaiden, viljelykasvien, pölyttäjäystävällisten kotoperäisten kasvien sijoittaminen tai maaperän kunnostaminen ja muut ekosysteemipalvelut samalle tontille aktiivisten aurinkopaneelien kanssa.

NREL:n tärkein maataloussähkötutkimusprojekti on nimeltään Innovative Solar Practices Integrated with Rural Economies and Ecosystems (InSPIRE). InSPIRE-projektissa kehitettiin taloudellinen laskuri käytännön hyödyn kvantifioimiseksi. Se kehitti myös luettelon parhaista käytännöistä niille, jotka ovat kiinnostuneita alan aloittamisesta. Lisäksi InSPIRE seuraa kaikkia aktiivisia agrivoltaics-sivustoja ympäri Yhdysvaltoja, jotka löytyvät täältä.

"Työmme kautta, joka kattaa useita alueita, kokoonpanoja ja maataloustoimintoja, olemme nähneet niin monia lupaavia alustavia tuloksia", sanoi Jordan Macknick, NREL:n johtava energia-vesi-maa-analyytikko ja InSPIRE-projektin päätutkija. "Nyt haasteemme on selvittää, kuinka näitä onnistumisia voidaan laajentaa ja toistaa."

NREL kehitti myös joukon viisi perusperiaatetta menestyäkseen agrovoltaicissa, joita kutsutaan viideksi C:ksi:

Ilmasto-, maaperä- ja ympäristöolosuhteet – Paikan ympäristöolosuhteiden on oltava sopivia sekä auringon tuottamiseen että halutuille viljelykasveille tai maanpeitteelle.

Kokoonpanot, aurinkoteknologiat ja mallit — Aurinkoteknologian valinta, paikan asettelu ja muu infrastruktuuri voivat vaikuttaa kaikkeen siihen, kuinka paljon valoa pääsee aurinkopaneeleihin, siihen, pystyykö traktori tarvittaessa ajamaan paneelien alle. "Tämä infrastruktuuri on maassa seuraavat 25 vuotta, joten sinun on saatava se oikein suunniteltua käyttöäsi varten. Se ratkaisee, onnistuuko projekti", sanoi InSPIREssä työskentelevä NREL-tutkija James McCall.

Viljelykasvien valinta ja viljelymenetelmät, siementen ja kasvillisuuden suunnittelu ja hoitomenetelmät – Agrivoltaic-hankkeissa tulisi valita viljelykasvit tai maanpeitteet, jotka viihtyvät paneelien alla paikallisessa ilmastossaan ja jotka ovat kannattavia paikallisilla markkinoilla.

Yhteensopivuus ja joustavuus — Agrivoltaics tulisi suunnitella vastaamaan aurinkoenergian omistajien, aurinkoenergian käyttäjien ja maanviljelijöiden tai maanomistajien kilpaileviin tarpeisiin tehokkaan maataloustoiminnan mahdollistamiseksi.

Yhteistyö ja kumppanuus – Jotta kaikki projektit onnistuisivat, ryhmien välinen viestintä ja ymmärrys on ratkaisevan tärkeää.

InSPIRE edustaa maailman suurinta, pisintä ja kattavinta maataloussähkötutkimusta, joka kattaa 28 kohdetta 11 Yhdysvaltain osavaltiossa, Puerto Ricossa ja District of Columbiassa. Jotkut näistä sivustoista sisältävät suoraa tutkimusta, jotkut sisältävät tutkimuksen suunnittelua ja harkintaa, ja jotkut sisältävät jatkuvaa kumppaneiden kuulemista ja mentorointia.

"Yksi asia, jonka InSPIRE on tehnyt todella hyvin, on luoda yhteisö ihmisistä, jotka ajattelevat eri tavalla aurinkoenergian suunnittelusta ja hallinnasta. Yleisesti ottaen InSPIRE-konferenssipuhelun jälkeen tiedemiesten ja alan toimijoiden jakamassa tuloksiaan haasteeseen on valtavasti energiaa ja optimismia. ja mahdollisuus edessämme", sanoi Rob Davis Connexus Energystä, Keskilännen suurimmasta sähköyhtiöstä.