Colocarea solară, culturilor, animalelor în proiecte agrovoltaice

Energia solară este esențială pentru modelele de durabilitate a mediului, dar nu toate proiectele sunt construite la fel. O preocupare în dezvoltarea energiei, regenerabile sau de altă natură, este conceptul de „energy sprawl”, care este dedicarea terenului pentru producerea și distribuția energiei.

Environment California estimează că energia solară de pe acoperiș ar putea împiedica dezvoltarea a 148 de 000 acri de teren față de un model montat la sol numai la scară de utilitate. Aceasta se bazează pe o implementare estimată a unei autorități de reglementare de stat de 28,5 GW de energie solară pe acoperiș până în 2045, pentru a îndeplini obiectivele de energie curată. Aceasta este o zonă de aproximativ jumătate din dimensiunea Los Angeles-ului care ar putea fi conservată.

Solarul este salutat pentru capacitatea sa de a fi integrat în mediul construit, amplasat pe acoperișuri, integrat în fațadele clădirilor, pe carporturi etc. Cu toate acestea, pentru a îndeplini obiectivele agresive de decarbonizare și a atinge un sistem de energie 100% regenerabilă, solar montat la sol. va fi de asemenea nevoie. Aici poate interveni agrovoltaica, practica de a coloca producția de energie solară cu funcțiile agricole.

Cercetările efectuate de Universitatea de Stat din Oregon au descoperit că locația solară și agricolă ar putea furniza 20% din totalul producției de energie electrică din Statele Unite. Instalarea la scară largă de agrovoltaice ar putea duce la o reducere anuală de 330,000 tone a emisiilor de dioxid de carbon, în timp ce influențează „minim” randamentul recoltei, au spus cercetătorii.

Lucrarea a constatat că ar fi necesară o zonă de aproximativ dimensiunea Marylandului, dacă agrovoltaica ar atinge 20% din producția de electricitate din SUA. Adică aproximativ 13,000 mile pătrate sau 1% din terenul agricol actual din SUA. La scară globală, se estimează că 1% din toate terenurile agricole ar putea produce nevoile de energie ale lumii dacă ar fi convertite la solar fotovoltaic.

Biosfera 2

Agrivoltaica face mai mult decât să păstreze pământul și să profite la maximum de un acru. Există sinergii între rețelele solare și activitățile agricole de mai jos.

De exemplu, o echipă de cercetători de la Universitatea din Arizona, care operează un centru de testare agrovoltaic la Biosphere 2, un mediu „natural” interior complet autonom, a descoperit că culturile îmbunătățesc performanța rețelelor solare, iar rețelele solare îmbunătățesc randamentul culturilor. în medii uscate.

Echipa Biosphere a descoperit că umbra oferită de sistemul fotovoltaic a redus evaporarea, ceea ce înseamnă că apa va rămâne la suprafață mai mult timp și ar fi hrănit mai bine culturile decât agricultura în aer liber. Acest lucru nu numai că economisește apă, dar face ca plantele să crească mai puternice, ceea ce duce la un randament mai bun al culturii. În plus, spațiul umbrit oferit de panouri face ca plantele să se răspândească, căutând lumina soarelui. În teste, frunza umbrită agrovoltaică a fost aproape de două ori mai mare decât cea în aer liber.

În climatele uscate, cum ar fi cel care înconjoară Biosfera 2, adesea poate exista prea multă lumină și căldură pentru ca plantele să crească corect. Umbra panoului ajută la crearea unor condiții mai bune pentru plante. Același lucru este valabil și pentru panourile solare, care produc mai puțină energie la temperaturi ridicate. O instalație solară convențională poate îndepărta toată vegetația de dedesubt, ceea ce, în rețele solare mari, provoacă un efect studiat al unei insule de căldură.

Excesul de energie solară care nu este convertită în electricitate poate părăsi zona în două moduri: fie sub formă de căldură latentă, fie sub formă de căldură sensibilă. Căldura sensibilă este tipul pe care îl putem simți și tipul care dăunează producției solare fotovoltaice. Căldura latentă este energia care este absorbită de apa din apropiere, evaporându-se în vapori. Adăugând culturi dedesubt într-un climat uscat, adăugați mai multă absorbție de căldură latentă, eliminați presiunea căldurii de pe panouri și creșteți producția și ciclul de viață.

Fermierii cu climă uscată s-ar putea bucura și de lucrul cu agrovoltaici. Datele preliminare de la centru sugerează că temperaturile pielii sunt cu aproximativ 20 de grade Fahrenheit mai mici decât agricultura în aer liber.

Proiectul InSPIRE

Laboratorul Național de Energie Regenerabilă (NREL) explorează multe posibilități pentru agrivoltiaci, inclusiv plasarea bovinelor sau a oilor, a culturilor, a plantelor native prietenoase cu polenizatorii sau a reabilitării solului și a altor servicii ecosistemice pe același teren ca și rețele solare active.

Principalul proiect de cercetare al NREL în domeniul agrovoltaic se numește Innovative Solar Practices Integrated with Rural Economies and Ecosystems (InSPIRE). Proiectul InSPIRE a dezvoltat un calculator financiar pentru a cuantifica beneficiile practicii. De asemenea, a elaborat o listă de bune practici pentru cei interesați să intre în domeniu. În plus, InSPIRE urmărește toate site-urile agrovoltaice active din SUA, care pot fi găsite aici.

„Prin munca noastră, care acoperă mai multe regiuni, configurații și activități agricole, am văzut atât de multe rezultate promițătoare inițiale”, a declarat Jordan Macknick, analist principal al NREL energie-apă-teren și investigator principal pentru proiectul InSPIRE. „Acum, provocarea noastră este să ne dăm seama cum să extindem și să reproducem aceste succese.”

NREL a dezvoltat, de asemenea, un set de cinci principii de bază pentru succesul în agricultură, numite cinci C:

Clima, solul și condițiile de mediu — Condițiile ambientale ale unei locații trebuie să fie adecvate atât pentru generarea solară, cât și pentru culturile dorite sau acoperirea solului.

Configurații, tehnologii solare și design - Alegerea tehnologiei solare, amenajarea site-ului și alte infrastructuri pot afecta totul, de la cantitatea de lumină care ajunge la panourile solare până la dacă un tractor, dacă este necesar, poate conduce sub panouri. „Această infrastructură va fi în pământ în următorii 25 de ani, așa că trebuie să o faceți corect pentru utilizarea planificată. Va determina dacă proiectul reușește”, a spus James McCall, cercetător NREL care lucrează la InSPIRE.

Selecția culturilor și metodele de cultivare, proiectarea semințelor și vegetației și abordări de management — Proiectele agrovoltaice ar trebui să selecteze culturi sau acoperiri de sol care vor prospera sub panouri în climatul lor local și care sunt profitabile pe piețele locale.

Compatibilitate și flexibilitate — Agrivoltaica ar trebui să fie proiectată pentru a se adapta nevoilor concurente ale proprietarilor de energie solară, ale operatorilor solari și ale fermierilor sau proprietarilor de terenuri, pentru a permite activități agricole eficiente.

Colaborare și parteneriate — Pentru ca orice proiect să reușească, comunicarea și înțelegerea între grupuri sunt cruciale.

InSPIRE reprezintă cel mai mare, cel mai lung și mai cuprinzător efort de cercetare în domeniul agrovoltaic din lume, cuprinzând 28 de locații din 11 state din SUA, Puerto Rico și Districtul Columbia. Unele dintre aceste site-uri implică cercetare directă, unele implică proiectarea și luarea în considerare a cercetării, iar unele implică consultarea și îndrumarea continuă a partenerilor.

„Un lucru pe care InSPIRE l-a făcut foarte bine este să creeze o comunitate de oameni care gândesc diferit despre proiectarea și managementul solar fotovoltaic. În mod universal, în urma unei conferințe telefonice InSPIRE, în care oamenii de știință și practicienii din industrie își împărtășesc rezultatele, există o energie extraordinară și un optimism pentru această provocare. și o oportunitate în fața noastră”, a declarat Rob Davis de la Connexus Energy, cea mai mare cooperativă electrică din Midwest.