Penempatan bersama Suria, Tanaman, Ternakan dalam Projek Agrivolta

Tenaga suria adalah pusat kepada model kemampanan alam sekitar, tetapi tidak semua projek dibina sama. Satu kebimbangan dalam pembangunan tenaga, boleh diperbaharui atau sebaliknya, ialah konsep "penyebaran tenaga," yang merupakan dedikasi tanah untuk pengeluaran dan pengedaran tenaga.

Persekitaran California menganggarkan solar atas bumbung boleh menghalang pembangunan 148,000 ekar tanah berbanding model skala utiliti yang dipasang di tanah sahaja. Ini berdasarkan pengatur negeri yang dianggarkan penggunaan 28.5 GW solar atas bumbung hingga 2045 untuk memenuhi matlamat tenaga bersih. Itu adalah kawasan kira-kira separuh saiz Los Angeles yang boleh dipelihara.

Solar dipuji kerana keupayaannya untuk disepadukan ke dalam persekitaran yang dibina, diletakkan di atas bumbung, disepadukan ke dalam fasad bangunan, di carport, dsb. Walau bagaimanapun, untuk memenuhi matlamat penyahkarbonan yang agresif dan mencapai sistem tenaga boleh diperbaharui 100 peratus, solar dipasang di tanah juga akan diperlukan. Di sinilah agrivoltaics, amalan penempatan bersama pengeluaran tenaga suria dengan fungsi pertanian, boleh masuk.

Penyelidikan oleh Oregon State University mendapati bahawa lokasi bersama solar dan pertanian boleh menyediakan 20 peratus daripada jumlah penjanaan elektrik di Amerika Syarikat. Pemasangan skala luas agrivoltaics boleh membawa kepada pengurangan tahunan sebanyak 330,000 tan pelepasan karbon dioksida sementara "minimum" memberi kesan kepada hasil tanaman, kata para penyelidik.

Kertas itu mendapati bahawa kawasan kira-kira saiz Maryland akan diperlukan jika agrivoltaics memenuhi 20 peratus penjanaan elektrik AS. Itu kira-kira 13,000 batu persegi, atau 1 peratus daripada tanah ladang AS semasa. Pada skala global, dianggarkan 1 peratus daripada semua tanah ladang boleh menghasilkan keperluan tenaga dunia jika ditukar kepada PV solar.

Biosfera 2

Agrivoltaics melakukan lebih daripada memelihara tanah dan memanfaatkan seluas satu ekar sepenuhnya. Terdapat sinergi antara tatasusunan suria dan aktiviti pertanian di bawah.

Sebagai contoh, satu pasukan penyelidik dengan Universiti Arizona, yang mengendalikan pusat ujian agrivolta di Biosfera 2, persekitaran "semula jadi" dalaman yang serba lengkap, mendapati bahawa tanaman meningkatkan prestasi tatasusunan suria dan tatasusunan suria meningkatkan hasil tanaman. dalam persekitaran yang kering.

Pasukan Biosfera mendapati bahawa naungan yang disediakan oleh sistem fotovoltaik mengurangkan penyejatan, bermakna air akan kekal di permukaan lebih lama dan tanaman makanan yang lebih baik daripada pertanian berasaskan tanah terbuka. Ini bukan sahaja menjimatkan air, tetapi ia menjadikan tumbuhan tumbuh lebih kuat, membawa kepada hasil tanaman yang lebih baik. Selain itu, ruang berlorek yang disediakan oleh panel menyebabkan tumbuhan merebak, mencari cahaya matahari. Dalam ujian, daun berlorek agrivolta adalah hampir dua kali ganda saiz daun terbuka.

Dalam iklim kering seperti yang mengelilingi Biosfera 2, selalunya terdapat terlalu banyak cahaya dan haba untuk tumbuh-tumbuhan dengan betul. Teduh panel membantu mewujudkan keadaan yang lebih baik untuk tumbuhan. Begitu juga dengan panel solar, yang menghasilkan kurang kuasa pada suhu tinggi. Kemudahan suria konvensional boleh mengalih keluar semua tumbuh-tumbuhan di bawah, yang, dalam susunan suria yang besar, menyebabkan kesan kajian pulau haba.

Tenaga matahari yang berlebihan yang tidak ditukar kepada elektrik boleh meninggalkan kawasan itu dalam dua cara: sama ada sebagai haba pendam atau haba deria. Haba sensitif ialah jenis yang boleh kita rasakan, dan jenis yang merosakkan pengeluaran PV solar. Haba pendam ialah tenaga yang diserap oleh air berdekatan, menyejat menjadi wap. Dengan menambahkan tanaman di bawah dalam iklim kering, anda menambah lebih banyak penyerapan haba terpendam, mengurangkan tekanan haba dari panel dan meningkatkan pengeluaran dan kitaran hayat.

Petani iklim kering juga boleh menikmati bekerja dengan agrivoltaics. Data awal dari pusat menunjukkan suhu kulit adalah kira-kira 20 darjah Fahrenheit lebih rendah daripada pertanian terbuka.

Projek InSPIRE

Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan (NREL) sedang meneroka banyak kemungkinan untuk agrivoltiacs, termasuk meletakkan lembu atau biri-biri, tanaman, tumbuhan asli mesra pendebunga, atau pemulihan tanah dan perkhidmatan ekosistem lain di sebidang tanah yang sama dengan tatasusunan suria aktif.

Projek penyelidikan utama NREL mengenai agrivoltaics dipanggil Amalan Solar Inovatif Bersepadu dengan Ekonomi Luar Bandar dan Ekosistem (InSPIRE). Projek InSPIRE membangunkan kalkulator kewangan untuk mengukur faedah amalan tersebut. Ia juga membangunkan senarai amalan terbaik untuk mereka yang berminat untuk menceburi bidang tersebut. Selain itu, InSPIRE menjejaki semua tapak agrivoltaik yang aktif di seluruh AS, yang boleh didapati di sini.

"Melalui kerja kami, yang merangkumi pelbagai wilayah, konfigurasi dan aktiviti pertanian, kami telah melihat begitu banyak hasil awal yang menjanjikan," kata Jordan Macknick, penganalisis tanah air tenaga utama NREL dan penyiasat utama untuk projek InSPIRE. "Kini, cabaran kami ialah memikirkan cara untuk meningkatkan dan meniru kejayaan ini."

NREL juga membangunkan satu set lima prinsip asas untuk kejayaan dalam agrivoltaics, dipanggil lima C:

Iklim, Tanah dan Keadaan Persekitaran — Keadaan ambien sesuatu lokasi mestilah sesuai untuk kedua-dua penjanaan suria dan tanaman atau penutup tanah yang dikehendaki.

Konfigurasi, Teknologi Suria dan Reka Bentuk — Pilihan teknologi suria, susun atur tapak dan infrastruktur lain boleh menjejaskan segala-galanya daripada jumlah cahaya yang sampai ke panel solar kepada sama ada traktor, jika perlu, boleh memandu di bawah panel. "Infrastruktur ini akan berada di dalam tanah untuk 25 tahun akan datang, jadi anda perlu membetulkannya untuk kegunaan yang dirancang anda. Ia akan menentukan sama ada projek itu berjaya," kata James McCall, penyelidik NREL yang bekerja di InSPIRE.

Pemilihan tanaman dan Kaedah Penanaman, Reka Bentuk Benih dan Tumbuhan serta Pendekatan Pengurusan— Projek agrivolta harus memilih tanaman atau penutup tanah yang akan tumbuh subur di bawah panel dalam iklim tempatan mereka dan yang menguntungkan di pasaran tempatan.

Keserasian dan Fleksibiliti — Agrivoltaics harus direka bentuk untuk menampung keperluan bersaing pemilik solar, pengendali solar dan petani atau pemilik tanah untuk membolehkan aktiviti pertanian yang cekap.

Kerjasama dan Perkongsian — Untuk menjayakan sebarang projek, komunikasi dan persefahaman antara kumpulan adalah penting.

InSPIRE mewakili usaha penyelidikan agrivolta terbesar, paling lama dan paling komprehensif di dunia, merangkumi 28 tapak di 11 negeri AS, Puerto Rico dan Daerah Columbia. Beberapa laman web ini melibatkan penyelidikan langsung, ada yang melibatkan reka bentuk dan pertimbangan penyelidikan, dan ada yang melibatkan perundingan dan bimbingan berterusan rakan kongsi.

"Satu perkara yang InSPIRE telah lakukan dengan sangat baik ialah mewujudkan komuniti orang yang berfikir secara berbeza tentang reka bentuk dan pengurusan suria PV. Secara umum, selepas panggilan persidangan InSPIRE mendengar para saintis dan pengamal industri berkongsi hasil mereka, terdapat tenaga dan keyakinan yang luar biasa untuk cabaran itu. dan peluang di hadapan kami," kata Rob Davis dari Connexus Energy, koperasi elektrik terbesar di Midwest.