Saules enerģijas, kultūraugu un lopkopības līdzāsatrašanās agrovoltaic projektos

Saules enerģija ir galvenā vides ilgtspējības modeļos, taču ne visi projekti tiek veidoti vienādi. Viena no problēmām enerģētikas attīstībā, neatkarīgi no tā, vai tā ir atjaunojama, ir "enerģijas izplešanās" jēdziens, kas ir zemes atvēlēšana enerģijas ražošanai un sadalei.

Vide Kalifornijā lēš, ka jumta saules enerģija varētu novērst 148,000 akru zemes attīstību, salīdzinot ar tikai uz zemes montētu komunālo pakalpojumu mēroga modeli. Tas ir balstīts uz valsts regulatora aplēsēm 28,5 GW jumta saules enerģijas izvietošanā līdz 2045. gadam, lai sasniegtu tīras enerģijas mērķus. Tā ir teritorija, kas ir apmēram puse no Losandželosas lieluma, un to varētu saglabāt.

Saule tiek atzinīgi novērtēta par tās spēju integrēties apbūvētajā vidē, novietot uz jumtiem, integrēt ēku fasādēs, nojumēs utt. Tomēr, lai sasniegtu agresīvus dekarbonizācijas mērķus un panāktu 100% atjaunojamās enerģijas sistēmu, uz zemes ir uzstādīta saules enerģija. arī būs vajadzīgs. Šeit var iedarboties agrivoltaics, saules enerģijas ražošanas un lauksaimniecības funkciju līdzsvarošanas prakse.

Oregonas štata universitātes pētījumi atklāja, ka saules un lauksaimniecības līdzāsatrašanās varētu nodrošināt 20 procentus no kopējās elektroenerģijas ražošanas Amerikas Savienotajās Valstīs. Pētnieki teica, ka plaša mēroga agroelektrisko iekārtu uzstādīšana varētu samazināt oglekļa dioksīda emisijas par 330,{4}} tonnām gadā, vienlaikus "minimāli" ietekmējot ražu.

Papīrs atklāja, ka apgabals, kas būtu apmēram Merilendas lielums, būtu vajadzīgs, ja agrovoltaikas nodrošinātu 20 procentus no ASV elektroenerģijas ražošanas. Tas ir aptuveni 13,000 kvadrātjūdzes jeb 1 procents no pašreizējās ASV lauksaimniecības zemes. Globālā mērogā tiek lēsts, ka 1% no visas lauksaimniecības zemes varētu nodrošināt pasaules vajadzības pēc enerģijas, ja to pārvērš saules PV.

Biosfēra 2

Agrivoltaics dara vairāk nekā tikai saglabā zemi un maksimāli izmanto akru. Pastāv sinerģija starp saules blokiem un tālāk norādītajām lauksaimniecības darbībām.

Piemēram, Arizonas Universitātes pētnieku komanda, kas pārvalda agrovoltaic testēšanas centru Biosphere 2, kas ir pilnībā autonoma iekštelpu "dabiskā" vide, atklāja, ka labība uzlabo saules enerģijas bloku veiktspēju un saules bloki uzlabo ražu. sausā vidē.

Biosphere komanda atklāja, ka fotoelektriskās sistēmas nodrošinātais ēnojums samazināja iztvaikošanu, kas nozīmē, ka ūdens ilgāk paliks uz virsmas un labāk pabaros ražas nekā lauksaimniecība uz zemi. Tas ne tikai ietaupa ūdeni, bet arī liek augiem augt stiprākiem, tādējādi nodrošinot labāku ražu. Turklāt paneļu nodrošinātā ēnotā telpa liek augiem izkliedēties, meklējot saules gaismu. Izmēģinājumos agrovoltaic ēnainā lapa bija gandrīz divas reizes lielāka nekā brīvā dabā.

Sausā klimatā, piemēram, tajā, kas ieskauj Biosphere 2, bieži vien var būt pārāk daudz gaismas un siltuma, lai augi varētu pareizi augt. Paneļa nokrāsa palīdz radīt labākus apstākļus augiem. Tas pats attiecas uz saules paneļiem, kas augstā temperatūrā ražo mazāk enerģijas. Parastā saules iekārta var noņemt visu zemāk esošo veģetāciju, kas lielos saules blokos izraisa izpētīto siltuma salas efektu.

Pārmērīga saules enerģija, kas netiek pārveidota par elektrību, var atstāt apgabalu divos veidos: vai nu kā latentais siltums, vai kā jūtīgs siltums. Sajūtīgs siltums ir veids, ko mēs varam sajust, un veids, kas kaitē saules PV ražošanai. Latentais siltums ir enerģija, ko absorbē tuvumā esošais ūdens, iztvaikojot tvaikos. Pievienojot zemāk esošās kultūras sausā klimatā, jūs uzlabojat latento siltuma absorbciju, noņemat siltuma spiedienu no paneļiem un uzlabojat ražošanu un dzīves ciklu.

Sausā klimata lauksaimniekiem var patikt arī darbs ar agrovoltaikām. Sākotnējie centra dati liecina, ka ādas temperatūra ir par aptuveni 20 grādiem pēc Fārenheita zemāka nekā lauksaimniecībā zem klajas debess.

InSPIRE projekts

Nacionālā atjaunojamās enerģijas laboratorija (NREL) pēta daudzas iespējas agrovoltiķiem, tostarp liellopu vai aitu, kultūraugu, apputeksnētājiem draudzīgu vietējo augu izvietošanu vai augsnes rehabilitāciju un citus ekosistēmu pakalpojumus tajā pašā zemes gabalā, kurā tiek izmantoti aktīvi saules bloki.

NREL galvenais pētniecības projekts par agrovoltaics tiek saukts par inovatīvu saules enerģijas praksi, kas integrēta ar lauku ekonomiku un ekosistēmām (InSPIRE). InSPIRE projektā tika izstrādāts finanšu kalkulators, lai kvantificētu prakses ieguvumus. Tā arī izstrādāja labākās prakses sarakstu tiem, kas vēlas darboties šajā jomā. Turklāt InSPIRE izseko visu aktīvās agrovoltaics vietni visā ASV, kas atrodama šeit.

"Veicot mūsu darbu, kas aptver vairākus reģionus, konfigurācijas un lauksaimniecības aktivitātes, mēs esam redzējuši tik daudz sākotnēji daudzsološu rezultātu," sacīja Džordans Makniks, NREL vadošais enerģijas, ūdens un zemes analītiķis un InSPIRE projekta galvenais pētnieks. "Tagad mūsu izaicinājums ir izdomāt, kā palielināt un atkārtot šos panākumus."

NREL arī izstrādāja piecu pamatprincipu kopumu, lai gūtu panākumus agrovoltaikas jomā, ko sauc par pieciem C:

Klimats, augsne un vides apstākļi — atrašanās vietas apkārtējās vides apstākļiem ir jābūt piemērotiem gan saules enerģijas ražošanai, gan vēlamajām kultūrām vai zemes segumam.

Konfigurācijas, saules enerģijas tehnoloģijas un dizaini — saules enerģijas tehnoloģiju izvēle, vietas izkārtojums un cita infrastruktūra var ietekmēt visu, sākot no gaismas daudzuma, kas sasniedz saules paneļus, līdz tam, vai traktors, ja nepieciešams, var braukt zem paneļiem. "Šī infrastruktūra atradīsies zemē nākamos 25 gadus, tāpēc jums tā ir jāpielāgo paredzētajam lietojumam. Tas noteiks, vai projekts izdosies," sacīja Džeimss Makkols, NREL pētnieks, kas strādā pie InSPIRE.

Kultūraugu selekcijas un kultivēšanas metodes, sēklu un veģetācijas plānošana un apsaimniekošanas pieejas — lauksaimniecības projektos jāizvēlas kultūras vai zemsedzes, kas plaukst zem paneļiem to vietējā klimatā un ir rentablas vietējos tirgos.

Saderība un elastība — Agrovoltaics jāveido tā, lai tie atbilstu saules enerģijas īpašnieku, saules enerģijas operatoru un lauksaimnieku vai zemes īpašnieku konkurējošām vajadzībām, lai nodrošinātu efektīvu lauksaimniecisko darbību.

Sadarbība un partnerības — lai jebkurš projekts izdotos, ļoti svarīga ir saziņa un sapratne starp grupām.

InSPIRE pārstāv lielāko, visilgāko un visaptverošāko agrovoltaikas pētniecības darbu pasaulē, kas aptver 28 vietas 11 ASV štatos, Puertoriko un Kolumbijas apgabalā. Dažas no šīm vietnēm ir saistītas ar tiešu izpēti, dažas no tām ir saistītas ar pētījumu plānošanu un apsvēršanu, un dažas ietver pastāvīgu konsultāciju un partneru mentoringu.

"Viena lieta, ko InSPIRE ir paveicis patiešām labi, ir radīt tādu cilvēku kopienu, kuri domā savādāk par PV saules bateriju projektēšanu un pārvaldību. Kopumā pēc InSPIRE konferences zvana, dzirdot zinātniekus un nozares praktiķus daloties savos rezultātos, ir milzīga enerģija un optimisms izaicinājumam. un iespēja mums ir priekšā," sacīja Robs Deiviss no Connexus Energy, Midwest lielākās elektriskās kooperācijas.