在明尼阿波利斯舉行的最近一次太陽(yáng)能會(huì)議上，與會(huì)者解開(kāi)歡樂(lè)時(shí)光，暢飲品嘗當(dāng)?shù)匾苑涿蹫榛A(chǔ)的印度淡青啤酒，稱(chēng)為“Solarama Crush”。位于明尼蘇達(dá)州的56 Brewing使用位于太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)外的蜂巢的光滑IPA雙城。
蜂蜜生產(chǎn)商Travis和Chiara Bolton在三個(gè)太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)飼養(yǎng)蜜蜂，開(kāi)發(fā)商在其下方和周?chē)N植本地植物。“這些網(wǎng)站的優(yōu)勢(shì)在于它們有意為傳粉媒介種植，”特拉維斯博爾頓說(shuō)。“在這些網(wǎng)站，他們真的想讓他們回到原生草原上，這對(duì)我們是有好處的。”
根據(jù)2016年的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) ，原生植物已經(jīng)取代了草坪和礫石，成為明尼蘇達(dá)州太陽(yáng)能花園的首選寢具，該 標(biāo)準(zhǔn)概述了開(kāi)發(fā)人員如何創(chuàng)建 適合傳粉媒介的環(huán)境。在2016年和2017年建成的4,000英畝(1,600公頃)太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)中，超過(guò)一半的農(nóng)場(chǎng)使用本地植物，不僅有利于傳粉者，而且還能美化場(chǎng)地。
雖然明尼蘇達(dá)州可能是鼓勵(lì)太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)開(kāi)發(fā)商種植本土植物的先鋒，但它并不是研究太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)如何收獲能源的唯一地方。美國(guó)，德國(guó)和其他地區(qū)的大學(xué)正在試驗(yàn)“雙用途農(nóng)業(yè)”的概念 ， 正如一些倡導(dǎo)者所說(shuō)的那樣，農(nóng)作物在太陽(yáng)能電池板的頂篷下生長(zhǎng)。他們發(fā)現(xiàn)它們長(zhǎng)得很好 - 在某些情況下，它比 全天候的作物更好。
各種好處
為太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)增加電廠可為設(shè)施減少碳排放和擴(kuò)大可再生能源的主要目標(biāo)提供各種好處。國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室 (NREL)的能源水土地首席分析師喬丹麥克尼克說(shuō)：“太陽(yáng)能發(fā)展正在大規(guī)模發(fā)生，因?yàn)橥恋卣趶霓r(nóng)用土地或未使用的土地轉(zhuǎn)化為太陽(yáng)能項(xiàng)目 。太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)種植的原生植物和農(nóng)作物的影響。“這是改善我們的農(nóng)業(yè)和改善糧食安全，同時(shí)發(fā)展能源的絕佳機(jī)會(huì)。”
為太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)增加電廠可為設(shè)施減少碳排放和擴(kuò)大可再生能源的主要目標(biāo)提供各種好處。本地植物和作物植被可以幫助改善傳粉者的健康，這些傳粉者正受到棲息地喪失，農(nóng)藥中毒，營(yíng)養(yǎng)不良，疾病，遺傳多樣性下降以及其他一系列因素的威脅。因此，用于生產(chǎn)蜂蜜的有管理的蜜蜂種群從20世紀(jì)40年代的570萬(wàn)下降到今天的270萬(wàn)左右。授粉媒介對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生了巨大的影響， 每年向該國(guó)經(jīng)濟(jì)貢獻(xiàn)240億美元。
隨著越來(lái)越多的土地用于太陽(yáng)能生產(chǎn)，使這些英畝傳粉者友好的想法似乎具有生態(tài)和經(jīng)濟(jì)意義。“在全國(guó)范圍內(nèi)將棲息地納入這些太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)是促進(jìn)和保護(hù)授粉媒介健康的好方法，” 宣傳授粉媒介環(huán)境的非營(yíng)利組織，舊金山的傳粉者合作組織(Pollinator Partnership)總裁兼首席執(zhí)行官Val Dolcini說(shuō) 。
底板原生植物不僅有利于其直接的太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)周?chē)?，而且有利于附近的農(nóng)田。阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的生態(tài)學(xué)家李沃爾斯頓 說(shuō)，授粉昆蟲(chóng)在太陽(yáng)能設(shè)施之外漫游到其他農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，在那里他們幫助增加產(chǎn)量。他補(bǔ)充說(shuō)，本土種植為諸如君主蝴蝶和生銹修補(bǔ)過(guò)的大黃蜂等品種下降提供避難所，同時(shí)為控制雨水和侵蝕提供額外的目的。
倡導(dǎo)者說(shuō)，天然花園和蔬菜也提供了與面板或農(nóng)業(yè)生產(chǎn)毫無(wú)關(guān)系的審美益處。它們提供了一個(gè)更加豐富多彩和令人愉悅的視覺(jué)掛毯，而不是草坪草的整體綠色或礫石灰色，在某些社區(qū)試圖阻止太陽(yáng)能花園擴(kuò)張的時(shí)候，這一特征不容小覷，部分原因是由于無(wú)盡的單調(diào)無(wú)序一排排的面板。
NREL資助的研究發(fā)現(xiàn)，種植本土植物可以降低土地購(gòu)置成本，減少雜草控制成本，減緩面板退化并分割許可費(fèi)用。
試點(diǎn)項(xiàng)目
馬薩諸塞州，亞利桑那州，德國(guó)， 中國(guó)，克羅地亞， 意大利， 日本 和 法國(guó)的試點(diǎn)項(xiàng)目 看起來(lái)令人鼓舞，因?yàn)樗鼈兲峁┺r(nóng)業(yè)和電力生產(chǎn)，因此與太陽(yáng)能電池板混合作物，被稱(chēng)為“雙用途”農(nóng)場(chǎng)。“到目前為止，飛行員已經(jīng)非常成功地證明你可以同時(shí)種植農(nóng)作物并發(fā)電，”麥克尼克說(shuō)。
由馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校運(yùn)營(yíng)的兩用農(nóng)場(chǎng)種植了多種植物 - 辣椒，豆類(lèi)，香菜，西紅柿，瑞士甜菜，羽衣甘藍(lán)下面的太陽(yáng)能電池板，從地面上升到大約7.5至9英尺(3米)或更高。主要通過(guò)手工更容易收獲。項(xiàng)目研究人員發(fā)現(xiàn)，面板集群之間1至1.2米(3至4英尺)的空隙導(dǎo)致作物產(chǎn)量幾乎與完全陽(yáng)光照射場(chǎng)所相同。
被稱(chēng)為“agrophotovoltaics”(APV)的混合太陽(yáng)能和農(nóng)業(yè)的第一個(gè)概念之一是三十多年前由物理學(xué)家Adolf Goetzberger開(kāi)發(fā)的。研究機(jī)構(gòu)Goetzberger創(chuàng)建了弗勞恩霍夫太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所，最終 在現(xiàn)有的農(nóng)場(chǎng)合作社幾年的時(shí)間里建立了自己的占地三分之一(僅四分之三英畝)的 雙用途農(nóng)場(chǎng)前。根據(jù)2017年的新聞稿，該研究所提升了720塊太陽(yáng)能電池板，足夠用于農(nóng)業(yè)機(jī)械收割下面和附近的植物 。
研究人員在開(kāi)放和面板下種植小麥，土豆，芹菜和三葉草，并比較產(chǎn)量。太陽(yáng)能遮陽(yáng)降低產(chǎn)量5.3%至19%。然而，同時(shí)捕獲間接光和直接光的面板的電力被用來(lái)為農(nóng)作物加工廠和電力農(nóng)業(yè)機(jī)械提供動(dòng)力，抵消這些成本并將土地使用效率提高60%。
當(dāng)農(nóng)場(chǎng)獲利時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)似乎有點(diǎn)擔(dān)心這種方法可以在任何規(guī)模的任何地方工作。項(xiàng)目經(jīng)理Stephan Schindele在新聞發(fā)布會(huì)上表示，“為了在市場(chǎng)進(jìn)入之前提供必要的概念驗(yàn)證，我們需要比較APV的進(jìn)一步技術(shù)經(jīng)濟(jì)應(yīng)用，證明可轉(zhuǎn)移到其他地區(qū)，并實(shí)現(xiàn)更大的系統(tǒng)“。
同樣，克羅地亞奧西耶克Josip Juraj Strossmayer大學(xué)的農(nóng)業(yè)教師在 當(dāng)?shù)剞r(nóng)場(chǎng)的一些農(nóng)場(chǎng)的太陽(yáng)能檐篷下種植遮蔭快樂(lè)的有機(jī)蔬菜。所產(chǎn)生的能量驅(qū)動(dòng)農(nóng)場(chǎng)的灌溉系統(tǒng)和農(nóng)機(jī)。在 奧地利，一位企業(yè)家創(chuàng)建了一個(gè)類(lèi)似于APV的系統(tǒng)，但通過(guò)在電纜基礎(chǔ)設(shè)施上放置面板來(lái)減少固定桿，以降低成本和涉及農(nóng)機(jī)的潛在事故。APV系統(tǒng)正在德國(guó)其他地區(qū)和其他幾個(gè)國(guó)家進(jìn)行測(cè)試。
亞利桑那大學(xué)地理與發(fā)展學(xué)院副教授Greg Barron-Gafford已經(jīng)開(kāi)展了太陽(yáng)能“ 農(nóng)村 ”試點(diǎn)項(xiàng)目 - 基本上是美國(guó)版APV - 兩年。正在使用帶有現(xiàn)有太陽(yáng)能篷的圖森公立學(xué)校以及該大學(xué)的生物圈2研究和公共教育中心。該項(xiàng)目最初側(cè)重于減少太陽(yáng)能電池板的熱島效應(yīng)，并將其轉(zhuǎn)化為面板下的一種測(cè)試作物產(chǎn)量。
Barron-Gafford說(shuō)，第一次在香菜，辣椒和西紅柿的莎莎花園中“真棒”。種植在面板下面的作物只需要在開(kāi)闊地生長(zhǎng)的那些水的一半，并且在面板下的小氣候下生長(zhǎng)良好。“植物似乎喜歡調(diào)節(jié)溫度，”他說(shuō)。
面板可以保護(hù)植物免受霜凍，使鱷梨，香菜，辣椒，西紅柿和芒果的季節(jié)更長(zhǎng)。在晚春，研究人員開(kāi)始收獲冬季作物胡蘿卜，羽衣甘藍(lán)，甜菜和檸檬草。“這真的是值得關(guān)注的東西，”他說(shuō)。
實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)了面板的其他優(yōu)點(diǎn)。在面板下收獲作物的人的皮膚溫度比那些在陽(yáng)光下工作的人要低25度，在夏季炎熱的狀態(tài)下無(wú)小事。還有一些人認(rèn)為遮蔭生長(zhǎng)的農(nóng)產(chǎn)品比傳統(tǒng)種植的農(nóng)作物味道更好。
他說(shuō)，Barron-Gafford希望與社區(qū)支持的農(nóng)業(yè)(CSA)農(nóng)場(chǎng)合作，試用這種雙重用途概念，該農(nóng)場(chǎng)將在太陽(yáng)能電池板下涉及至少10英畝的農(nóng)田。在亞利桑那州的面板上看到的發(fā)電量增加了5%，為太陽(yáng)能種植產(chǎn)品的維護(hù)和高價(jià)定價(jià)減少了，因此在農(nóng)作物上增加太陽(yáng)能罩的額外成本可以得到支付。
盡管試點(diǎn)雙農(nóng)場(chǎng)項(xiàng)目取得了令人鼓舞的成果，但未來(lái)美國(guó)農(nóng)場(chǎng)將被太陽(yáng)能檐篷覆蓋的未來(lái)的想法不太可能。Rob Davis是圣保羅非營(yíng)利組織Fresh Energy的能源授粉中心主任。他說(shuō)，拿著太陽(yáng)能電池板的巨大腳手架需要花費(fèi)大量金錢(qián)，而農(nóng)場(chǎng)拖拉機(jī)駕駛員撞倒一個(gè)崗位的不利轉(zhuǎn)變可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)十萬(wàn)美元的太陽(yáng)能電池板損壞。
在歐洲等農(nóng)地緊張和電價(jià)高的地區(qū)，經(jīng)濟(jì)可能會(huì)發(fā)揮有利于兩用農(nóng)場(chǎng)的作用。然而，在美國(guó)，農(nóng)田仍然相對(duì)充足，除非能源和農(nóng)業(yè)市場(chǎng)發(fā)生變化，否則幾英畝的檐篷不太可行。
戴維斯說(shuō)：“設(shè)計(jì)太陽(yáng)能電池陣列有許多不同的方法，可為農(nóng)業(yè)帶來(lái)顯著的效益。” “其中一種方法當(dāng)然是最具成本效益的方式，并且繼續(xù)加速應(yīng)對(duì)氣候變化所需的大規(guī)模太陽(yáng)能，正在太陽(yáng)能項(xiàng)目?jī)?nèi)部和周?chē)鷦?chuàng)建傳粉者棲息地。”
本土植物也有其自身的挑戰(zhàn)，比如對(duì)更高的前期種植成本的看法部分通過(guò)較少的維護(hù)需求來(lái)減輕。由于它們有時(shí)不太整齊，所以并不是所有的太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)的鄰居都愛(ài)上當(dāng)?shù)厝?。然而，戴維斯認(rèn)為，美國(guó)農(nóng)民正在進(jìn)入更多的本土棲息地，因?yàn)闆](méi)有授粉者，他們的生計(jì)可能面臨風(fēng)險(xiǎn)。
“他們明白需要保持傳粉媒介的活力和豐富性”來(lái)種植他們種植的水果和蔬菜，以最大限度地提高產(chǎn)量并避免更多的監(jiān)管。“他補(bǔ)充道。“這個(gè)機(jī)會(huì)釋放私人部門(mén)的資金，并部署太陽(yáng)能資本投資于農(nóng)業(yè)急需的高質(zhì)量授粉媒介棲息地。”
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