Napenergia, növénytermesztés és állattenyésztés közös elhelyezése a mezőgazdasági projektekben

A napenergia központi szerepet játszik a környezeti fenntarthatóság modelljeiben, de nem minden projekt épül egyformán. A megújuló vagy egyéb energiafejlesztés egyik aggálya az „energia terjeszkedés” koncepciója, amely a földek energiatermelésre és -elosztásra való felszentelése.

Környezet Kalifornia becslései szerint a tetőtéri napelemek 148,{1}} hektáros terület kifejlesztését akadályozhatják meg, szemben a földre szerelt, csak közüzemi méretarányú modellel. Ez egy állami szabályozó becslése szerint 2045-ig 28,5 GW tetőtéri napelemet telepít a tiszta energiával kapcsolatos célok elérése érdekében. Ez egy körülbelül fele akkora terület, mint Los Angeles, amelyet meg lehetne őrizni.

A Solar-t az épített környezetbe integrálható, háztetőkre, épületek homlokzataiba, kocsibeállókba stb. integrálható képessége miatt dicsérik. Az agresszív dekarbonizációs célok elérése és a 100 százalékban megújuló energiarendszer megvalósítása érdekében azonban a földre szerelt napelemeket is beépítik. is szükség lesz. Itt léphet be az agrivoltaics, a napenergia-termelés és a mezőgazdasági funkciók együttes elhelyezésének gyakorlata.

Az Oregoni Állami Egyetem kutatása szerint az Egyesült Államok teljes villamosenergia-termelésének 20 százalékát a napenergia és a mezőgazdaság együttes elhelyezése biztosíthatja. A mezőgazdasági elemek széles körű telepítése évi 330,{4}} tonnával csökkentheti a szén-dioxid-kibocsátást, miközben "minimálisan" befolyásolja a terméshozamot – mondták a kutatók.

A lap megállapította, hogy egy Maryland méretű területre lenne szükség, ha a mezőgazdasági energiaforrások fedeznék az Egyesült Államok villamosenergia-termelésének 20 százalékát. Ez körülbelül 13 000 négyzetmérföld, vagyis az Egyesült Államok jelenlegi mezőgazdasági területeinek 1 százaléka. Globális szinten a becslések szerint az összes mezőgazdasági terület 1 százaléka termelné ki a világ energiaszükségletét, ha napelemes PV-vé alakítanák át.

Bioszféra 2

Az Agrivoltaics többet tesz, mint megőrzi a földet, és a legtöbbet hozza ki egy hektárból. Szinergiák vannak a napelemek és az alábbi mezőgazdasági tevékenységek között.

Például az Arizonai Egyetem kutatócsoportja, amely a Biosphere 2-ben, egy teljesen önálló beltéri „természetes” környezetben agrovoltaikus tesztközpontot üzemeltet, azt találta, hogy a növények javítják a napelemrendszer teljesítményét, a napelemek pedig javítják a terméshozamot. száraz környezetben.

A Biosphere csapata megállapította, hogy a fotovoltaikus rendszer által biztosított árnyék csökkenti a párolgást, ami azt jelenti, hogy a víz tovább marad a felszínen, és jobban táplálja a növényeket, mint a szabadföldi mezőgazdaság. Ez nemcsak vizet takarít meg, hanem erősebbé teszi a növényeket, ami jobb terméshozamhoz vezet. Ezenkívül a panelek által biztosított árnyékos tér hatására a növények szétterülnek, keresve a napfényt. A kísérletekben az agrovoltaikus árnyékolt levél közel kétszer akkora volt, mint a szabadban.

Száraz éghajlaton, mint amilyen a Bioszféra 2 körül, gyakran túl sok a fény és a hő a növények megfelelő növekedéséhez. A panel árnyékolása segít jobb feltételeket teremteni a növények számára. Ugyanez vonatkozik a napelemekre is, amelyek magas hőmérsékleten kevesebb energiát termelnek. Egy hagyományos szoláris létesítmény eltávolíthatja az összes növényzetet alulról, ami nagy napelem-tömbökben a hősziget vizsgált hatását okozza.

A felesleges napenergia, amelyet nem alakítanak át elektromossággá, kétféleképpen hagyhatja el a területet: vagy látens hőként, vagy érzékelhető hőként. Az érzékelhető hő az a típus, amelyet érezhetünk, és az a típus, amely károsítja a napelemes PV-termelést. A látens hő az az energia, amelyet a közeli víz elnyel, és gőzzé párolog. Száraz éghajlaton az alábbi termény hozzáadásával több látens hőelnyelést érhet el, csökkenti a hőnyomást a panelekről, és felgyorsítja a termelést és az életciklust.

A száraz éghajlatú gazdálkodók is élvezhetik a mezőgazdasági fűtőelemekkel való munkát. A központtól származó előzetes adatok azt sugallják, hogy a bőr hőmérséklete körülbelül 20 Fahrenheit-fokkal alacsonyabb, mint a szabadtéri gazdálkodásnál.

InSPIRE projekt

A Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium (NREL) számos lehetőséget vizsgál az agrivoltiák számára, beleértve a szarvasmarhák vagy juhok, a termények, a beporzóbarát őshonos növények elhelyezését, vagy a talajrehabilitációt és egyéb ökoszisztéma-szolgáltatásokat ugyanazon a földterületen, mint az aktív napelemes rendszerek.

Az NREL agrárvoltaikával foglalkozó fő kutatási projektje a vidéki gazdaságokkal és ökoszisztémákkal integrált innovatív napenergia gyakorlatok (InSPIRE) nevet viseli. Az InSPIRE projekt pénzügyi kalkulátort fejlesztett ki a gyakorlat előnyeinek számszerűsítésére. Emellett kidolgozta a legjobb gyakorlatok listáját azok számára, akik érdeklődnek a pályára lépés iránt. Ezenkívül az InSPIRE nyomon követi az összes aktív mezőgazdasági telephelyet az Egyesült Államokban, amely itt található.

"Több régióra, konfigurációra és mezőgazdasági tevékenységre kiterjedő munkánk során rengeteg ígéretes kezdeti eredményt láthattunk" - mondta Jordan Macknick, az NREL vezető energia-víz-föld elemzője és az InSPIRE projekt vezető kutatója. "Most az a kihívásunk, hogy kitaláljuk, hogyan lehet növelni és megismételni ezeket a sikereket."

Az NREL egy öt alapelvet is kidolgozott az agrárvoltaikus sikerhez, amelyeket öt C-nek neveznek:

Éghajlati, talaj- és környezeti viszonyok – A helyszín környezeti feltételeinek megfelelőnek kell lenniük mind a napenergia, mind a kívánt termés vagy talajtakaró szempontjából.

Konfigurációk, szolártechnológiák és tervek – A napelemes technológia megválasztása, a helyszín elrendezése és egyéb infrastruktúra mindent befolyásolhat, kezdve attól, hogy mennyi fény éri a napelemeket, egészen addig, hogy a traktor, ha szükséges, be tud-e hajtani a panelek alatt. "Ez az infrastruktúra az elkövetkező 25 évben a talajban lesz, ezért a tervezett felhasználáshoz megfelelően kell beállítani. Ez határozza meg, hogy a projekt sikeres lesz-e" - mondta James McCall, az NREL InSPIRE-n dolgozó kutatója.

Terményszelekció és termesztési módszerek, vetőmag- és növényzettervezés, valamint kezelési megközelítések – A mezőgazdasági projekteknek olyan növényeket vagy talajtakarókat kell kiválasztaniuk, amelyek a helyi klímájukban a panelek alatt jól boldogulnak, és nyereségesek a helyi piacokon.

Kompatibilitás és rugalmasság – Az agrárvoltaikus elemeket úgy kell megtervezni, hogy megfeleljenek a napenergia-tulajdonosok, napelem-üzemeltetők, valamint a gazdálkodók vagy földtulajdonosok versengő igényeinek, hogy lehetővé tegyék a hatékony mezőgazdasági tevékenységeket.

Együttműködés és partnerségek – Minden projekt sikeréhez elengedhetetlen a csoportok közötti kommunikáció és megértés.

Az InSPIRE a legnagyobb, leghosszabb ideig tartó és legátfogóbb mezőgazdasági kutatási tevékenységet képviseli a világon, amely 28 helyszínt ölel fel az Egyesült Államok 11 államában, Puerto Ricóban és a District of Columbia-ban. Ezen oldalak némelyike ​​közvetlen kutatást foglal magában, némelyik kutatási tervezést és mérlegelést, néhány pedig folyamatos konzultációt és partnerek mentorálását foglalja magában.

"Az InSPIRE egy dolog nagyon jól sikerült, hogy olyan emberek közösségét hozta létre, akik másként gondolkodnak a napelemek tervezéséről és kezeléséről. Általánosságban elmondható, hogy egy InSPIRE konferenciahívást követően a tudósok és az iparági szakemberek megosztják eredményeiket, óriási az energia és az optimizmus a kihíváshoz. és lehetőség áll előttünk” – mondta Rob Davis, a Connexus Energy, Közép-Nyugat legnagyobb elektromos szövetkezete.