هم‌مکانی خورشیدی، محصولات کشاورزی، دام در پروژه‌های Agrivoltaic

انرژی خورشیدی در مدل‌های پایداری محیطی نقش اساسی دارد، اما همه پروژه‌ها یکسان ساخته نمی‌شوند. یکی از نگرانی‌های توسعه انرژی، چه تجدیدپذیر یا غیر قابل تجدید، مفهوم «گسترش انرژی» است که وقف زمین برای تولید و توزیع انرژی است.

محیط زیست کالیفرنیا تخمین می‌زند که خورشیدی روی پشت بام می‌تواند از توسعه 148،{1}} هکتار زمین در مقابل یک مدل تنها در مقیاس کاربردی روی زمین جلوگیری کند. این مبتنی بر استقرار 28.5 گیگاوات خورشیدی روی پشت بام تا سال 2045 توسط رگولاتور ایالتی به منظور دستیابی به اهداف انرژی پاک است. این منطقه تقریباً نصف وسعت لس آنجلس است که می توان آن را حفظ کرد.

خورشیدی به دلیل توانایی آن در ادغام با محیط ساخته شده، قرار دادن روی پشت بام ها، ادغام در نمای ساختمان ها، روی اسکله ها و غیره مورد ستایش قرار گرفته است. نیز مورد نیاز خواهد بود. اینجاست که agrivoltaics، عمل هم‌مکانی تولید انرژی خورشیدی با عملکردهای کشاورزی، می‌تواند وارد عمل شود.

تحقیقات انجام شده توسط دانشگاه ایالتی اورگان نشان داد که هم‌مکانی خورشیدی و کشاورزی می‌تواند 20 درصد از کل تولید برق در ایالات متحده را تامین کند. به گفته محققان، نصب در مقیاس وسیع agrivoltaics می‌تواند منجر به کاهش سالانه 330،{4} تنی انتشار دی‌اکسید کربن شود و در عین حال بر عملکرد محصول تأثیر بگذارد.

این مقاله نشان داد که اگر agrivoltaics بتواند 20 درصد از تولید برق ایالات متحده را تامین کند، به منطقه ای به اندازه مریلند نیاز است. این حدود 13،000 مایل مربع یا 1 درصد از زمین های کشاورزی فعلی ایالات متحده است. در مقیاس جهانی، تخمین زده می‌شود که 1 درصد از کل زمین‌های کشاورزی می‌توانند انرژی مورد نیاز جهان را در صورت تبدیل به PV خورشیدی تامین کنند.

زیست کره 2

Agrivoltaics بیش از حفظ زمین و حداکثر استفاده از یک هکتار انجام می دهد. بین آرایه های خورشیدی و فعالیت های کشاورزی زیر هم افزایی وجود دارد.

به عنوان مثال، تیمی از محققان دانشگاه آریزونا، که یک مرکز آزمایش agrivoltaic در Biosphere 2، یک محیط داخلی "طبیعی" کاملاً مستقل، اداره می کنند، دریافتند که محصولات کشاورزی عملکرد آرایه خورشیدی را بهبود می بخشد و آرایه های خورشیدی عملکرد محصول را بهبود می بخشد. در محیط های خشک

تیم Biosphere دریافت که سایه ارائه شده توسط سیستم فتوولتائیک تبخیر را کاهش می دهد، به این معنی که آب برای مدت طولانی تری روی سطح باقی می ماند و بهتر از کشاورزی زمینی در هوای آزاد، محصولات را تغذیه می کند. این نه تنها باعث صرفه جویی در مصرف آب می شود، بلکه باعث می شود گیاهان قوی تر شوند و عملکرد بهتری داشته باشند. علاوه بر این، فضای سایه‌دار ارائه‌شده توسط پانل‌ها باعث می‌شود گیاهان در جستجوی نور خورشید پخش شوند. در آزمایش‌ها، برگ سایه‌دار آگریوولتائیک تقریباً دو برابر برگ در هوای آزاد بود.

در آب و هوای خشک مانند آنچه که Biosphere 2 را احاطه کرده است، اغلب نور و گرمای زیادی برای رشد مناسب گیاهان وجود دارد. سایه پانل به ایجاد شرایط بهتر برای گیاهان کمک می کند. همین امر در مورد پنل های خورشیدی نیز صدق می کند که در دماهای بالا انرژی کمتری تولید می کنند. یک تاسیسات خورشیدی معمولی ممکن است تمام پوشش گیاهی زیر را حذف کند، که در آرایه‌های خورشیدی بزرگ، باعث ایجاد اثر مطالعه‌شده جزیره گرمایی می‌شود.

انرژی اضافی خورشید که به الکتریسیته تبدیل نمی شود می تواند از دو طریق منطقه را ترک کند: گرمای نهان یا گرمای محسوس. گرمای محسوس نوعی است که ما می‌توانیم آن را احساس کنیم و به تولید PV خورشیدی آسیب می‌رساند. گرمای نهان انرژی است که توسط آب مجاور جذب شده و به بخار تبدیل می شود. با افزودن محصولات زیر در آب و هوای خشک، جذب گرمای نهان بیشتری را اضافه می‌کنید، فشار گرما را از روی پانل‌ها حذف می‌کنید و تولید و چرخه عمر را افزایش می‌دهید.

کشاورزان آب و هوای خشک نیز ممکن است از کار با agrivoltaics لذت ببرند. داده های اولیه از این مرکز نشان می دهد که دمای پوست حدود 20 درجه فارنهایت کمتر از کشاورزی در هوای آزاد است.

پروژه InSPIRE

آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر (NREL) در حال بررسی بسیاری از امکانات برای agrivoltiac ها، از جمله قرار دادن گاو یا گوسفند، محصولات زراعی، گیاهان بومی سازگار با گرده افشان، یا احیای خاک و سایر خدمات اکوسیستم در همان قطعه زمین به عنوان آرایه های خورشیدی فعال است.

پروژه تحقیقاتی اصلی NREL در مورد agrivoltaics، شیوه های نوآورانه خورشیدی ادغام شده با اقتصاد و اکوسیستم روستایی (InSPIRE) نام دارد. پروژه InSPIRE یک ماشین حساب مالی برای تعیین کمیت مزایای این عمل ایجاد کرد. همچنین فهرستی از بهترین شیوه ها را برای کسانی که علاقه مند به ورود به این حوزه هستند تهیه کرده است. علاوه بر این، InSPIRE تمام سایت های فعال agrivoltaics در سراسر ایالات متحده را ردیابی می کند که می توانید در اینجا پیدا کنید.

جردن مکنیک، تحلیلگر ارشد انرژی-آب-زمین NREL و محقق اصلی پروژه InSPIRE، گفت: «از طریق کار ما، که در چندین منطقه، پیکربندی و فعالیت‌های کشاورزی انجام می‌شود، نتایج امیدوارکننده اولیه زیادی را مشاهده کرده‌ایم. اکنون، چالش ما این است که بفهمیم چگونه می‌توان این موفقیت‌ها را افزایش داد و تکرار کرد.»

NREL همچنین مجموعه ای از پنج اصل اساسی را برای موفقیت در agrivoltaics ایجاد کرد که پنج C نامیده می شود:

آب و هوا، خاک و شرایط محیطی - شرایط محیطی یک مکان باید هم برای تولید خورشید و هم برای محصولات مورد نظر یا پوشش زمین مناسب باشد.

پیکربندی‌ها، فناوری‌های خورشیدی و طرح‌ها – انتخاب فناوری خورشیدی، طرح‌بندی سایت و سایر زیرساخت‌ها می‌تواند بر همه چیز تأثیر بگذارد، از میزان نوری که به پنل‌های خورشیدی می‌رسد تا اینکه آیا یک تراکتور، در صورت نیاز، می‌تواند زیر پانل‌ها رانده شود. جیمز مک کال، محقق NREL که بر روی InSPIRE کار می کند، گفت: "این زیرساخت برای 25 سال آینده در زمین خواهد بود، بنابراین شما باید آن را برای استفاده برنامه ریزی شده خود درست کنید. تعیین می کند که آیا پروژه موفق است یا خیر."

انتخاب محصول و روش‌های کشت، طرح‌های بذر و پوشش گیاهی و رویکردهای مدیریتی- پروژه‌های Agrivoltaic باید محصولات یا پوشش‌های زمینی را انتخاب کنند که در آب و هوای محلی خود در زیر پانل‌ها رشد کنند و در بازارهای محلی سودآور باشند.

سازگاری و انعطاف پذیری - Agrivoltaics باید به گونه ای طراحی شود که نیازهای رقابتی مالکان خورشیدی، اپراتورهای خورشیدی، و کشاورزان یا صاحبان زمین را برآورده کند تا امکان فعالیت های کشاورزی کارآمد را فراهم کند.

همکاری و مشارکت - برای موفقیت هر پروژه، ارتباط و تفاهم بین گروه ها بسیار مهم است.

InSPIRE بزرگترین، طولانی‌ترین و جامع‌ترین تلاش تحقیقاتی agrivoltaics در جهان را نشان می‌دهد که شامل 28 سایت در 11 ایالت ایالات متحده، پورتوریکو و ناحیه کلمبیا است. برخی از این سایت‌ها شامل تحقیقات مستقیم، برخی شامل طراحی و بررسی تحقیقاتی و برخی شامل مشاوره و راهنمایی مداوم شرکا هستند.

"یک کاری که InSPIRE واقعاً خوب انجام داده است ایجاد جامعه ای از افرادی است که در مورد طراحی و مدیریت خورشیدی PV فکر می کنند. به طور کلی، پس از یک کنفرانس تلفنی InSPIRE که دانشمندان و متخصصان صنعت نتایج خود را به اشتراک می گذارند، انرژی و خوش بینی فوق العاده ای برای چالش وجود دارد. راب دیویس از Connexus Energy، بزرگترین تعاونی الکتریکی در غرب میانه، گفت: و فرصتی پیش روی ماست.