Päikeseenergia, põllukultuuride ja kariloomade ühispaiknemine põllumajandusprojektides

Päikeseenergia on keskkonnasäästlikkuse mudelite kesksel kohal, kuid mitte kõik projektid ei ole ühesugused. Üks probleem taastuva või muu energia arendamisel on "energia laialivalgumise" kontseptsioon, mis on maa pühendamine energia tootmiseks ja jaotamiseks.

Keskkond California hinnangul võib katusel olev päikeseenergia takistada 148,000 aakri maa arengut, võrreldes maapealse kommunaalteenuste mudeliga. See põhineb riigi reguleeriva asutuse hinnangul 28,5 GW katusel asuva päikeseenergia kasutuselevõtul aastani 2045, et saavutada puhta energia eesmärgid. See on umbes poole väiksem ala kui Los Angeles, mida võiks säilitada.

Päikeseenergiat kiidetakse selle võime eest integreerida ehitatud keskkonda, paigutada katustele, integreerida hoonete fassaadidele, autovarjualustele jne. Kuid selleks, et täita agressiivseid dekarboniseerimiseesmärke ja saavutada 100 protsenti taastuvenergiasüsteem, tuleb maapinnale paigaldada päikeseenergia. läheb ka vaja. Siin võib sekkuda agrivoltaics, päikeseenergia tootmise ja põllumajanduslike funktsioonide koospaiknemise tava.

Oregoni osariigi ülikooli uuringud näitasid, et päikeseenergia ja põllumajanduse koospaiknemine võib anda 20 protsenti kogu Ameerika Ühendriikide elektritootmisest. Teadlaste sõnul võib põllumajandussaaduste laiaulatuslik paigaldamine kaasa tuua süsinikdioksiidi heitkoguste vähenemise 330 000 tonni aastas, mõjutades samal ajal "minimaalselt" saagikust.

Ajakirjas leiti, et kui agrovoltaika peaks katma 20 protsenti USA elektritootmisest, oleks vaja umbes Marylandi suurust ala. See on umbes 13 000 ruutmiili ehk 1 protsent USA praegusest põllumaast. Maailma mastaabis prognoositakse, et 1 protsent kogu põllumaast suudaks toota maailma energiavajaduse, kui muuta see päikeseenergiaks.

Biosfäär 2

Agrivoltaics teeb enamat kui säilitab maad ja kasutab aakrist maksimumi. Päikesepaneelide ja allolevate põllumajandustegevuste vahel on sünergia.

Näiteks Arizona ülikooli teadlaste meeskond, kes haldab agrovoltaide katsekeskust Biosphere 2-s, mis on täielikult iseseisev siseruumides "looduslik" keskkond, leidis, et põllukultuurid parandavad päikesepaneelide jõudlust ja päikesepaneelid parandavad saagikust. kuivas keskkonnas.

Biosphere'i meeskond leidis, et fotogalvaanilise süsteemi pakutav varjund vähendas aurustumist, mis tähendab, et vesi püsib pinnal kauem ja toidab põllukultuure paremini kui avamaa maapealne põllumajandus. See mitte ainult ei säästa vett, vaid muudab taimed tugevamaks, mis toob kaasa parema saagikuse. Lisaks paneb paneelide varjutatud ruum päikesevalgust otsima taimed laiali. Katsetes oli agrovoltailise varjundiga leht peaaegu kaks korda suurem kui avamaal.

Kuivas kliimas, nagu see, mis ümbritseb Biosphere 2, võib sageli olla liiga palju valgust ja soojust, et taimed korralikult kasvaksid. Paneeli varjund aitab luua taimedele paremaid tingimusi. Sama kehtib päikesepaneelide kohta, mis toodavad kõrgel temperatuuril vähem energiat. Tavaline päikeseenergiarajatis võib eemaldada kogu altpoolt taimestiku, mis suurtes päikesemassiivides põhjustab uuritud soojussaare mõju.

Liigne päikeseenergia, mida ei muudeta elektriks, võib piirkonnast lahkuda kahel viisil: kas varjatud soojusena või tundliku soojusena. Tundlik soojus on tüüp, mida me tunneme, ja tüüp, mis kahjustab päikeseenergia tootmist. Varjatud soojus on energia, mis neelab lähedalasuvas vees ja aurustub auruks. Kui lisate allpool põllukultuure kuivas kliimas, suurendate latentse soojuse neeldumist, eemaldate paneelidelt soojussurve ning suurendate tootmist ja elutsüklit.

Kuiva kliimaga põllumeestele võib meeldida ka agrovoltaikutega töötamine. Keskuse esialgsed andmed näitavad, et naha temperatuur on umbes 20 kraadi Fahrenheiti võrra madalam kui vabaõhukasvatuses.

InSPIRE projekt

Riiklik taastuvenergia laboratoorium (NREL) uurib paljusid võimalusi põllumajanduse jaoks, sealhulgas veiste või lammaste, põllukultuuride, tolmeldajasõbralike kohalike taimede paigutamist või mulla taastamist ja muid ökosüsteemi teenuseid samale maatükile aktiivsete päikesepatareidega.

NREL-i peamine põllumajanduse alane uurimisprojekt kannab nime Innovative Solar Practices Integrated with Rural Economies and Ecosystems (InSPIRE). InSPIRE projekti raames töötati välja finantskalkulaator praktikast saadava kasu kvantifitseerimiseks. Samuti koostas see parimate tavade loendi neile, kes on huvitatud valdkonnast. Lisaks jälgib InSPIRE kõiki aktiivseid agrovoltaics saite üle USA, mille leiate siit.

"Oma töö kaudu, mis hõlmab mitut piirkonda, konfiguratsiooni ja põllumajandustegevust, oleme näinud nii palju esialgseid paljulubavaid tulemusi," ütles Jordan Macknick, NREL-i juhtiv energia-vee-maa analüütik ja InSPIRE projekti juhtiv uurija. "Nüüd on meie väljakutse välja mõelda, kuidas neid edusamme suurendada ja korrata."

NREL töötas välja ka viie põhiprintsiibi komplekti põllumajanduse edu saavutamiseks, mida nimetatakse viieks C-ks:

Kliima-, pinnas- ja keskkonnatingimused – asukoha ümbritsevad tingimused peavad olema sobivad nii päikeseenergia tootmiseks kui ka soovitud põllukultuuride või pinnakatte jaoks.

Konfiguratsioonid, päikeseenergia tehnoloogiad ja kujundused – päikeseenergia tehnoloogia valik, saidi paigutus ja muu infrastruktuur võivad mõjutada kõike alates sellest, kui palju valgust päikesepaneelideni jõuab, kuni selleni, kas traktor saab vajadusel paneelide alt läbi sõita. "See infrastruktuur on maa peal järgmise 25 aasta jooksul, nii et peate selle oma kavandatud kasutuseks õigeks saama. See määrab, kas projekt õnnestub," ütles InSPIRE-i kallal töötav NREL-i teadlane James McCall.

Põllukultuuride valik ja kultiveerimismeetodid, seemnete ja taimestiku kujundus ning majandamisviisid – Põllumajanduslikud projektid peaksid valima põllukultuurid või pinnakatted, mis nende kohalikus kliimas paneelide all õitsevad ja on kohalikel turgudel kasumlikud.

Ühilduvus ja paindlikkus – Agrivoltaics tuleks kavandada nii, et need vastaksid päikeseenergia omanike, päikeseenergia käitajate ja talunike või maaomanike konkureerivatele vajadustele, et võimaldada tõhusat põllumajandustegevust.

Koostöö ja partnerlused – iga projekti õnnestumiseks on rühmadevaheline suhtlus ja mõistmine ülioluline.

InSPIRE esindab suurimat, pikemaajalist ja põhjalikumat agrovoltaika uurimistööd maailmas, hõlmates 28 asukohta 11 USA osariigis, Puerto Ricos ja Columbia ringkonnas. Mõned neist saitidest hõlmavad otsest uurimistööd, mõned hõlmavad uurimistöö kavandamist ja kaalumist ning mõned hõlmavad pidevat konsulteerimist ja partnerite juhendamist.

"Üks asi, mida InSPIRE on väga hästi teinud, on luua kogukond inimestest, kes mõtlevad PV päikeseenergia disainist ja haldamisest erinevalt. Üldiselt on pärast InSPIRE konverentskõnet teadlaste ja tööstuse praktikute oma tulemuste jagamise järel tohutu energia ja optimism väljakutse vastu. ja meie ees on võimalus," ütles Rob Davis Kesk-Lääne suurimast elektriühistust Connexus Energy.