Массачусетс лидирует в производстве солнечных батарей двойного назначения, что позволяет выращивать некоторые сельскохозяйственные культуры и выпасать животных, в то же время генерируя чистую энергию.

Солнечные панели на полях в Центре исследований и образования Массачусетского Университета не похожи на то, чего ожидали большинство из нас. Вместо того, чтобы стоять на корточках рядом с землей, они монтируются на высоте семи футов от земли, с достаточным пространством для фермеров или коров, чтобы бродить под ними. Панели разделены двух- и трехфутовыми промежутками, вместо того чтобы плотно соединяться вместе. Световые потоки проходят через эти пространства, а под ними ряды листовой капусты и брюссельской капусты заменяют типичную голую землю или траву.

Это необычное расположение - один из первых примеров солнечной установки двойного назначения, которую иногда называют agrivoltaics. Это фотоэлектрическая батарея, которая поднята достаточно далеко от земли и расположена таким образом, что некоторые культуры могут расти вокруг панелей и под ними. Цель состоит в том, чтобы помочь фермерам диверсифицировать свои доходы за счет использования возобновляемых источников энергии, сохраняя при этом землю в сельскохозяйственном использовании и сокращая выбросы парниковых газов.

«Это может показаться отличной вещью: вы получаете ферму и используете одно и то же место для получения денег от солнечной энергетики», - сказал Брэд Митчелл, заместитель исполнительного директора Федерация фермерского бюро штата Массачусетс, «Но это все еще на ранних стадиях».

Идея производства солнечной энергии и выращивания сельскохозяйственных культур на одной и той же земле была известна уже давно. Отдельные демонстрационные и исследовательские установки имеются или запланированы в Аризона, Японияи Франция, Однако в последние годы концепция стала более привлекательной, поскольку цены на фотоэлектрические панели резко упали, интерес к возобновляемым источникам энергии возрос, а финансовое давление на мелких фермеров возросло. А поскольку солнечные батареи часто вытесняют сельское хозяйство, вызывая напряженность между двумя видами землепользования, агротехника рассматривается как потенциальный беспроигрышный вариант.

Массачусетс находится в авангарде толчка. Государство амбициозно цели использования возобновляемых источников энергии- текущие цели требуют 3,600 мегаватт мощности ветра и солнечной энергии к концу 2020, удваивая Токовый выход государства мегаватт 1,800 - создали всплеск интереса к разработке солнечных проектов, но высокая плотность населения штата означает, что доступной земли мало.

Кроме того, многие местные защитники пищи утверждают, что там выращивается неадекватная часть еды, потребляемой в Массачусетсе. Короткий вегетационный период наряду с высокими затратами на рабочую силу и землю может сделать сельское хозяйство в штате Массачусетс финансово рискованным предложением. Некоторые сторонники утверждают, что солнечные установки двойного назначения могут облегчить сразу несколько проблем.

Традиционно, когда солнечные застройщики обращаются к сельхозугодьям за своими проектами, собственность сдается в аренду или продается застройщику, верхний слой почвы очищается, а панели монтируются на бетонных опорах, встроенных в землю. В то время как сдвиг стимулирует производство возобновляемой энергии, он ослабляет местное снабжение продовольствием. Немного округов даже начали запрещать крупномасштабные солнечные застройки на сельскохозяйственную собственность как способ сохранить землю.

Проекты двойного назначения особенно подходят для нужд Массачусетса, и государство использует эту возможность. Установка UMass, партнерство между частной солнечной компанией Hyperion Systems и университетом, является родиной уникального исследовательского проекта, направленного на то, чтобы точно рассчитать, как различные цены на зерновые культуры растут под поднятыми панелями. А новая государственная программа стимулирования использования солнечной энергии, известная как Solar Massachusetts Renewable Target (SMART), предлагает дополнительную компенсацию для проектов двойного назначения.

«Насколько нам известно, больше никто не делает то, что мы делаем», - сказал Майкл Лехан, советник Hyperion Systems.

Agrivoltaics 'История происхождения

История проектов двойного назначения в Массачусетсе датируется 2008, когда владелец строительной компании Дейв Марли установил солнечную батарею на крыше своей штаб-квартиры в Амхерсте и быстро решил, что хочет генерировать еще больше энергии. Когда он начал рассматривать сельскохозяйственные угодья как место, Марли решил найти способ избежать прерывания сельскохозяйственного использования земли.

«Он продолжал подчеркивать:« Я хочу сохранить землю живой и здоровой. Я не хочу прикрывать землю », - сказал Джеральд Палано, координатор по возобновляемым источникам энергии Департамента сельскохозяйственных ресурсов штата Массачусетс.

В 2009 Марли связался с исследователями в UMass, а в 2010 его видение стало реальностью благодаря строительству массива панелей 70 на исследовательской ферме в Саут-Дирфилд, штат Массачусетс. В следующем году Марли основал Hyperion Solar для реализации этого нового подхода к возобновляемой энергии. Марли умер в 2013, и его сын Джеймс взял на себя бизнес.

Сегодня задуманная Дейвом Марли установка двойного назначения остается на своем месте, продвигая его цели. Нижние концы панелей поднимаются на семь футов над землей и поднимаются до высоты 15 в воздухе. Они расположены достаточно далеко друг от друга, чтобы позволить солнечному свету проникать в поле ниже, и могут быть смещены горизонтально, чтобы отрегулировать зазор. Панели поддерживаются вертикальными опорами, встроенными в землю ножками 10. Бетон не используется, поэтому повреждение почвы ограничено и полностью обратимо.

«Фермеры действительно заботятся о земле», - сказал Лехан. «И есть минимальное разрушение почвы».

С тех пор как массив появился в 2011, Стивен Герберт, профессор агрономии в UMass, изучал влияние панелей на рост урожая. Его результаты были обнадеживающими.

Когда он выращивал траву и другие кормовые растения для поддержки пасущихся коров, земля под панелями приносила больше, чем 90 процентов по объему, по сравнению с землей, на которую попадало прямое солнце. Хеверт сказал, что для фермеров, занимающихся выращиванием говядины или молочных продуктов, агриволтайские массивы - это «легкая задача» между укусами свежей брюссельской капусты, которую он вырвал из стебля под панелью.

Может ли Agrivoltaics работать?

Первые результаты показывают, что при выращивании под панелями овощи, такие как перец, брокколи и швейцарская мангольд, могут производить около 60 процентов от объема, который они получали бы на полном солнце. В то же время, система двойного назначения предлагает примерно половину мощности выработки электроэнергии на акр обычной установки, а затраты выше.

Однако, хотя эти системы обеспечивают меньшее производство энергии и более низкую урожайность, чем солнечные батареи или только сельское хозяйство, комбинация в целом окупается.

«Абсолютно», - сказали Лехан, Палано и Джеймс Марли почти в унисон.

По оценкам Hyperion, его установки двойного назначения окупаются в среднем за восемь лет. Государственные и федеральные гранты могут сократить этот срок.

Чтобы ускорить принятие этого нового подхода, Массачусетс ставит на карту некоторые деньги. В ноябре штат запустил программу SMART, которая платит владельцам солнечных батарей фиксированную базовую ставку за каждый киловатт-час вырабатываемой ими энергии. Сумма, которую они зарабатывают, затем вычитается из стоимости электричества, которое они получают из энергосистемы, когда панели не вырабатывают достаточно энергии. Если владелец производит больше энергии, чем использует, он может применить эти кредиты к будущим счетам.

Базовые ставки для этих солнечных установок варьируются от центов 15 до центов 39 за киловатт-час, в зависимости от размера и места разработки. Проекты, в которых солнечные панели сочетаются с сельским хозяйством, приносят дополнительный цент 6 за киловатт-час. С практической точки зрения это означает, что система 1-мегаватт на сельскохозяйственных землях с солнечными панелями в фиксированных положениях, которые могли бы производить около 1.2 миллионов киловатт-часов энергии в год, заработала бы дополнительный 72,000 на счет за электричество.

В первые шесть недель работы SMART пять приложений предложили проекты двойного назначения, а еще два отправили запросы на предварительное определение, что является более ранним этапом процесса. По словам Палано, еще несколько разработчиков поинтересовались потенциальными разработками. Предлагаемые проекты варьируются от киловатт 249 до мегаватт 1.6.

«Мы думаем, что есть интерес со стороны крупных разработчиков и других, но концепция новая, поэтому им нужно больше времени уделять пониманию», - сказал он. «Мы рады видеть интерес до сих пор».

Не каждый сельскохозяйственный район получит выгоду от агротехники. Дополнительные затраты и усилия могут не иметь смысла в регионе, где уже есть много открытого несельскохозяйственного пространства, например, для размещения солнечных батарей.

Солнечная батарея двойного назначения в штате Массачусетс.

Однако в таких местах, как Массачусетс, Палано сказал, что технология будет становиться все лучше и полезнее. Он уже видит интерес к панелям, которые следуют за солнцем, максимизируя выработку энергии. Он также ожидает растущего интереса к хранению, в основном к большим батареям, которые могут собирать энергию и сохранять ее для использования, когда солнце не светит. Будущее может даже включать полупрозрачные панели, которые пропускают больше света через растения, растущие ниже, добавил он.

«Мы говорим:« Давайте посмотрим, сможем ли мы вывести это на следующий уровень », - сказал Палано. «Мы с нетерпением ждем инноваций».

Эта статья первоначально появилась на Гражданское питание

Об авторе

Сара Шемкус - независимый репортер и редактор, который пишет о бизнесе, технологиях, еде и местах, где они все встречаются. Ее работа как появилась в Бостон Глоуб, The Guardian. , Шифер и другие прекрасные публикации. Ее страсти включают фермерские рынки, океан, данные, острый сыр чеддер, мистические романы, Национальное общественное радио, пунктуальность, путешествия и правильную грамматику. Следуйте за Сарой в Твиттере @ shemkus.

Верхнее фото: помидоры, растущие под солнечными батареями в Массачусетском университете. (Все фотографии любезно предоставлены Hyperion Systems.)

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon