Solenergi, gröda, och boskap arbetar tillsammans vid University of Massachusetts Crop Research and Education Center. Ett forskningsförsök som inleddes 2010 tyder på att generering av solenergi kan ske hand i hand med betande boskap eller odling av grönsaksgrödor.
"Syftet med vårt arbete har varit att se om vi kunde generera solenergi samtidigt som vi behåller marken i jordbruksproduktion, ” säger University of Massachusetts (UM) agronom Stephen Herbert. Forskningsresultaten visar att agrovoltaik – eller jordbruk med dubbla användningsområden – verkligen kan fungera. Nyckeln är designen av solpanelen.
Bedömning av kompatibilitet
Centret utvärderar grödor och boskapskompatibilitet för en solcellspanel som består av tre paneler vertikalt staplade och upphöjda av en unik ställningsdesign som stöder panelerna 4 till 7 fot från marken; Mellanrum på 2 till 5 fot mellan panelerna tillåter ljus att nå grödorna och gräset som växer under panelerna. Traditionella konfigurationer, som arrayer installerade av stora solenergiutvecklare, är vanligtvis belägna nära marken i plattare, solida kedjor av arrayer som blockerar solljus och, Således, ta mark ur agproduktion.
Dock, det är inte fallet med den förhöjda 17 kilowatts solenergianläggningen vid UMs forskningscenter. "Varje plats under panelerna får ungefär två tredjedelar av hela mängden solljus under dagen, säger Herbert.
Som ett resultat, gräset som växer under panelerna missar knappt ett slag. Herberts initial, treårig utvärdering fokuserade på fodertillväxt och prestandan för nötkreatursbete inom solpanelen. "Arean under panelerna producerade 90% till 95% av avkastningen av betesområdet som inte täcks av solpaneler, " han säger. "Under varma sommardagar, korna skulle lägga sig i skuggan under panelerna.”
Herbert genomförde senare ett treårigt försök som tittade på prestandan hos grönsaker som odlats i kombination med solsystemet. Han planterade grönkål, Mangold, broccoli, och paprika.
”Det första året var väldigt varmt och torrt. Även om jag bevattnade bra i den skuggade forskningsplanen, såväl som i den oskuggade kontrollplotten, plantorna som växte under panelerna gav bättre avkastning än kontrollplantorna, säger Herbert.
En orsak till den förbättrade anläggningens prestanda i det delvis skuggade området under solpanelen kan ha varit resultatet av en svalare temperatur under panelerna. "Vävnadsprover som togs från växter som växte under panelerna var 15°F. svalare än de som tas från växter som växer i full sol, " han säger.
Under de kommande två åren, växtförhållandena var svalare och blötare, vilket resulterar i mer robust tillväxt i växter som odlas i full sol. De delvis skuggade grönsakerna gav 45 % till 60 % av utbytet i kontrollytorna.
Forskningsresultat tyder på att odling av mat och generering av solenergi är bra partner. "Om bönder planerar att installera solpaneler eller kontaktas av ett solcellsföretag i hopp om att utveckla sin mark till en solcellsfarm, de borde göra det på ett sådant sätt att de kan hålla igång jordbruket på marken, " han säger. "De kan fortsätta att tjäna en inkomst från jordbruket utöver intäkterna från solenergi."
Begränsningar för grödor
Alternativ för växtodling under panelerna, dock, är begränsade till grödor som vanligtvis odlas och skördas för hand eller med små maskiner. Skuggälskande pollinatorgrödor, ströväxter, plantskolor, och småvuxna fruktträd eller buskar är alternativ, förutom grönsaker och små till medelstora boskap, såsom de flesta nötkreatursraser och hästar av icke-draftraser.
"Det finns många olika möjligheter för jordbruk med dubbla användningsområden, säger Jordan Macknick, en analytiker vid National Renewable Energy Laboratory (NREL), som forskar om växtproduktion på solgårdar och finansierar partners över hela landet. "Konventionella panelhöjder fungerar särskilt bra med fårbete, och förhöjda paneler fungerar bra med odling av grödor."
Jordbruk med dubbla användningsområden vinner mark
Förutom Herberts arbete i Massachusetts, NREL finansierar forskningsprojekt med dubbla användningsområden i Arizona, Oregon, och Colorado. Oberoende jordbruksföretag med dubbla användningsområden vinner mark i Europa, han säger.
Marknadsföring av grödor med dubbla användningsområden för en premie kan vara möjlig på vissa marknadsplatser. "Förutom att tjäna en inkomst genom försäljning av el, odlare kanske kan sälja grödor för ett mervärdespris eftersom de odlas i skuggan av solpaneler, säger Macknick. "Vi ser några biodlare, till exempel, som kan marknadsföra sin honung för en premie eftersom den produceras i samband med generering av solenergi."
Investeringskostnaderna för förhöjda solpaneler varierar kraftigt, allt från $2 till $5 per watt. "Kostnaden beror på platsen, systemkonfiguration, och samtrafikavgifter som debiteras av lokala kraftverk, säger Macknick. "Bönder behöver få en offert från en solcellsutvecklare för att installera ett solsystem i deras region."
Solpanelen i centrum installerades av Hyperion Systems (hyperionsystemsllc.com) baserad i Massachusetts. Verkligen, företagets grundare, David Marley, hade en vision om att skapa solsystem som bevarade jordbruksmarkernas produktionskapacitet.
"Hans övertygelse var mat först och energi i andra hand, ” säger företagsägaren James Marley om sin avlidne far. "Hans idé inspirerade forskningsprojektet vid University of Massachusetts och samarbetet mellan en stiftelse och två offentliga myndigheter."
Hyperions patenterade design för solpanelstativet sätter den i framkant av rörelsen som främjar generering av solenergi i samband med livsmedelsproduktion. "Vi installerar systemen utan att använda betongfot för stöden, säger Marley. "Betonfoten kan vanligtvis ta upp ett par kvadratfot runt varje stödstolpe."
Hyperion-stöden är 4- till 8-tums stålstolpar förankrade av stålflänsar i ändarna, som drivs ner i marken till ett djup av 8 fot. Systemet är klassat för att tåla vindar på 120 mph.
Energiinkomster från ett solsystem som är dimensionerat för att tillgodose energibehovet i ett hem eller en gård sker vanligtvis genom ett nettomätningsarrangemang med det lokala bolaget. Energin som genereras av systemet skickas till nätet, och bonden drar ut el från nätet utan kostnad, upp till den mängd som genereras av systemet på gården under en bestämd period.
"Olika stater har olika incitament när det gäller vad de kommer att betala för el, säger Macknick.
Solincitament
USDA:s Rural Energy of America Program (energy.gov) erbjuder bidrag för installation av förnybara energisystem. En federal skattelättnad kan begäras för installation av ett solenergisystem.
Läs mer
Stephen Herbert
413/545-2250
[email protected]
Jordan Macknick
303/275-3828
openei.org/wiki/inSPIRE
