Massachusetts jest liderem w instalacjach słonecznych podwójnego zastosowania, umożliwiając hodowanie niektórych upraw i zwierząt na pastwiskach przy jednoczesnym wytwarzaniu czystej energii.

Panele słoneczne na polach w centrum badań i edukacji na Uniwersytecie Massachusetts nie wyglądają tak, jak większość z nas się spodziewała. Zamiast skulić się blisko ziemi, zamontowano je siedem stóp nad ziemią, z dużą przestrzenią dla farmerów lub krów do wędrowania pod nimi. Panele są oddzielone szczelinami o długości dwóch i trzech stóp, zamiast ściśle przylegać do siebie. Światło przepływa przez te przestrzenie, a pod nimi rzędy liściastego jarmużu i brukselki zastępują typową gołą ziemię lub trawę.

To niezwykłe ustawienie jest jednym z pierwszych przykładów instalacji solarnej podwójnego zastosowania - czasami zwanej agrivoltaics. Jest to układ fotowoltaiczny, który jest wystarczająco wysoko uniesiony nad ziemią i rozmieszczony w taki sposób, że niektóre rośliny mogą nadal rosnąć wokół i pod panelami. Celem jest pomoc rolnikom w dywersyfikacji dochodów poprzez wytwarzanie energii odnawialnej, przy jednoczesnym utrzymaniu gruntów w rolnictwie i ograniczeniu emisji gazów cieplarnianych.

„Wydaje się to być świetną rzeczą - możesz uprawiać ziemię i wykorzystywać dokładnie tę samą przestrzeń do generowania pieniędzy z produkcji energii słonecznej” - powiedział Brad Mitchell, zastępca dyrektora wykonawczego Massachusetts Farm Bureau Federation. „Ale wciąż jest na wczesnym etapie”.

Od dawna istnieje pomysł produkcji energii słonecznej i uprawy roślin na tym samym gruncie. Izolowane instalacje demonstracyjne i badawcze są na miejscu lub planowane w Arizona, Japonia, Francja. Jednak w ostatnich latach koncepcja stała się bardziej atrakcyjna, ponieważ cena paneli fotowoltaicznych gwałtownie spadła, wzrosło zainteresowanie energią odnawialną i wzrosła presja finansowa na drobnych rolników. A ponieważ tablice słoneczne często wypierają rolnictwo, powodując napięcie między dwoma użytkami gruntów, agrivoltaics jest postrzegana jako potencjalna wygrana.

Massachusetts jest na pierwszym planie. Państwo jest ambitne cele w zakresie energii odnawialnej- obecne cele wymagają megawatów 3,600 energii wiatrowej i słonecznej do końca 2020, podwajając prąd wyjściowy stanu megawatów 1,800 - wzbudziło zainteresowanie rozwojem projektów związanych z energią słoneczną, ale wysoka gęstość zaludnienia w tym stanie oznacza, że ​​dostępnych gruntów jest niewiele.

Co więcej, wielu lokalnych zwolenników żywności twierdzi, że tam uprawiana jest nieodpowiednia część żywności spożywanej w Massachusetts. Krótki sezon wegetacyjny oraz wysokie koszty pracy i ziemi mogą sprawić, że rolnictwo w Massachusetts stanie się niepewną finansowo propozycją. Niektórzy zwolennicy twierdzą, że instalacje słoneczne podwójnego zastosowania mogą potencjalnie złagodzić wiele z tych problemów naraz.

Tradycyjnie, kiedy deweloperzy słoneczni sięgają po pola uprawne pod swoje projekty, nieruchomość jest dzierżawiona lub sprzedawana deweloperowi, wierzchnia warstwa gleby jest zrywana, a panele montowane są na betonowych podstawach osadzonych w ziemi. Zmiana ta przyspiesza wytwarzanie energii odnawialnej, ale osłabia lokalne zaopatrzenie w żywność. Trochę powiaty zaczęły nawet zakazywać inwestycji słonecznych na dużą skalę w nieruchomości rolne jako sposób na zachowanie ziemi.

Rozwój podwójnego zastosowania jest szczególnie dostosowany do potrzeb Massachusetts, a państwo wykorzystuje tę szansę. Instalacja UMass, partnerstwo prywatnej firmy solarnej Hyperion Systems i uniwersytetu, jest domem dla unikalnego projektu badawczego, którego celem jest dokładne obliczenie, jak różne rośliny radzą sobie, gdy rosną pod podniesionymi panelami. Nowy stanowy program zachęt słonecznych, znany jako Solar Massachusetts Renewable Target (SMART), oferuje dodatkową rekompensatę za projekty podwójnego zastosowania.

„Według naszej wiedzy, żadne inne miejsce nie robi tego, co robimy”, powiedział Michael Lehan, doradca Hyperion Systems.

Historia pochodzenia Agrivoltaics

Historia projektów podwójnego zastosowania w Massachusetts sięga 2008, kiedy właściciel firmy budowlanej Dave Marley zainstalował panel słoneczny na dachu swojej siedziby głównej w Amherst i szybko zdecydował, że chce wygenerować jeszcze więcej energii. Kiedy zaczął rozważać pola uprawne jako lokalizację, Marley postanowił znaleźć sposób na uniknięcie zakłócenia użytkowania gruntów rolnych.

„Ciągle podkreślał:„ Chcę utrzymać ziemię przy życiu i dobrze. Nie chcę ukrywać ziemi ”- powiedział Gerald Palano, koordynator ds. Energii odnawialnej w Departamencie Zasobów Rolnych w Massachusetts.

W 2009 Marley połączył się z badaczami z UMass, aw 2010 jego wizja stała się rzeczywistością dzięki budowie panelu 70 w farmie badawczej w South Deerfield w stanie Massachusetts. W następnym roku Marley założył Hyperion Solar, aby realizować to nowe podejście do energii odnawialnej. Marley zmarł w 2013, a jego syn James przejął firmę.

Dzisiaj przewiduje się, że instalacja podwójnego zastosowania, którą Dave Marley ma, realizuje swoje cele. Dolne końce paneli są uniesione siedem stóp nad ziemią i unoszą się do stóp 15 w powietrzu. Są one wystarczająco oddalone od siebie, aby światło słoneczne mogło przenikać do pola poniżej i można je przesuwać w poziomie, aby dostosować odstęp. Panele są wspierane przez pionowe słupy osadzone w ziemi stopami 10. Nie stosuje się betonu, więc uszkodzenie gleby jest ograniczone i całkowicie odwracalne.

„Rolnicy naprawdę dbają o ziemię” - powiedział Lehan. „A minimalne zakłócenia gleby”.

Odkąd tablica pojawiła się w Internecie w 2011, Stephen Herbert, profesor agronomii w UMass, bada wpływ paneli na wzrost upraw. Jego wyniki były zachęcające.

Kiedy uprawiał trawę i inne rośliny pastewne w celu utrzymania pasących się krów, ziemia pod panelami dawała ponad 90 procent więcej objętości niż ziemia otrzymująca bezpośrednie słońce. Dla hodowców wołowiny lub mleczarskich tablice agrivoltaiczne są „bezmyślne” - powiedział Hebert między kęsami świeżej brukselki, którą wyrwał z łodygi pod panelem.

Czy agrivoltaics może działać?

Wczesne wyniki sugerują, że podczas uprawy pod panelami warzywa, takie jak papryka, brokuły i szwajcarski chard, mogą wytwarzać około 60 procent objętości, którą zrobiliby w pełnym słońcu. Jednocześnie system podwójnego zastosowania oferuje około połowę mocy wytwarzania energii na akr konwencjonalnej instalacji, a koszty są wyższe.

Jednak chociaż systemy te oferują mniejsze wytwarzanie energii i niższą wydajność zbiorów niż panele słoneczne lub samo rolnictwo, kombinacja na ogół się opłaca.

- Absolutnie - powiedział Lehan, Palano i James Marley, niemal jednomyślnie.

Hyperion szacuje, że jego instalacje podwójnego zastosowania zwrócą się w ciągu ośmiu lat, w przeciętnych warunkach. Dotacje państwowe i federalne mogą skrócić ten harmonogram.

Aby przyspieszyć przyjęcie tego nowego podejścia, Massachusetts stawia pewne pieniądze na linii. W listopadzie państwo uruchomiło program SMART, który płaci właścicielom energii słonecznej stałą stawkę podstawową za każdy kilowatogodzinę energii, którą wytwarzają. Kwotę, którą zarabiają, odejmuje się następnie od kosztu energii elektrycznej pobieranej z sieci, gdy panele nie wytwarzają wystarczającej mocy. Jeśli właściciel wytworzy więcej energii niż zużywa, może zastosować te kredyty do przyszłych rachunków.

Stawki bazowe dla tych instalacji słonecznych wynoszą od centów 15 do centów 39 na kilowatogodzinę, w zależności od wielkości i lokalizacji inwestycji. Projekty łączące panele słoneczne z rolnictwem zarabiają dodatkowe centy 6 za kilowatogodzinę. W praktyce oznacza to, że system 1-megawat na gruntach rolnych, z panelami słonecznymi w ustalonych pozycjach, które mogłyby wytworzyć około 1.2 milionów kilowatogodzin energii w ciągu roku, zarobiłby dodatkowe 72,000 na rachunki za prąd.

W pierwszych sześciu tygodniach SMART pięć wniosków zaproponowało projekty podwójnego zastosowania, a kolejne dwa złożyły wnioski o wstępne ustalenie, co jest wcześniejszym etapem tego procesu. Palano powiedział, że kilku innych programistów zapytało o potencjalne zmiany. Proponowane projekty wahają się od kilowatów 249 do megawatów 1.6.

„Uważamy, że poziom zainteresowania jest duży wśród deweloperów na dużą skalę i innych, ale koncepcja jest nowa, więc muszą poświęcić więcej czasu, aby lepiej zrozumieć”, powiedział. „Cieszymy się do tej pory z zainteresowania”.

Nie każdy obszar rolny skorzysta z agrivoltaics. Dodatkowe koszty i wysiłek mogą nie mieć sensu w regionie, który ma już na przykład mnóstwo otwartej, pozarolniczej przestrzeni do przechowywania tablic słonecznych.

Macierz słoneczna podwójnego zastosowania w Massachusetts.

Jednak w miejscach takich jak Massachusetts Palano powiedział, że technologia będzie tylko lepsza i bardziej pomocna. Już teraz widzi zainteresowanie panelami, które poruszają się, by podążać za słońcem, maksymalizując wytwarzanie energii. Spodziewa się również rosnącego zainteresowania magazynowaniem, głównie dużymi akumulatorami, które mogą gromadzić energię i oszczędzać ją do użytku, gdy słońce nie świeci. Dodał, że przyszłość może obejmować nawet półprzezroczyste panele, które przepuszczałyby więcej światła do roślin rosnących poniżej.

„Mówimy:„ zobaczmy, czy uda nam się przenieść to na wyższy poziom ”, powiedział Palano. „Nie możemy się doczekać innowacji”.

Artykuł pierwotnie pojawił się na Civil Eats

O autorze

Sarah Shemkus jest niezależną reporterką i redaktorką, która pisze o biznesie, technologii, jedzeniu i miejscach, w których wszyscy się spotykają. Jej praca, jak się pojawiła The Boston Globe, The Guardian, Łupek i inne dobre publikacje. Jej pasje to: targowiska, ocean, dane, ostry ser cheddar, powieści kryminalne, Narodowe Radio Publiczne, punktualność, podróże i odpowiednia gramatyka. Śledź Sarah na Twitterze @shemkus.

Zdjęcie na górze: Pomidory rosnące pod panelami słonecznymi na University of Massachusetts. (Wszystkie zdjęcia dzięki uprzejmości Hyperion Systems.)

Powiązane książki

at Rynek wewnętrzny i Amazon