位于科羅拉多州朗蒙特的杰克太陽能花園是一個1.2兆瓦，五英畝的社區(qū)太陽能發(fā)電場，是美國最大的農(nóng)業(yè)光伏研究項目。
拜登總統(tǒng)設(shè)定了一個目標(biāo)，即到2030年將美國溫室氣體污染至少減少一半（從2005年的水平），到2035年實現(xiàn)電力部門的凈零排放。如果該國要實現(xiàn)這些目標(biāo)，太陽能將不得不發(fā)揮重要作用。
根據(jù)美國能源部最新的太陽能期貨研究，到下一個十年中期，太陽能很可能為我們提供多達40%的電力。但這種充滿希望的情況帶來了一個難題。將太陽能擴大到這種程度需要大量的光伏電池板，這反過來又會占用大量土地。我們?nèi)绾卧诓粡母旧细淖兙坝^的物理特性和功能的情況下安裝它們？擴大規(guī)模是否意味著為能源蔓延做出貢獻？
也許不是。
最近，農(nóng)業(yè)光伏領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)，探索在不犧牲農(nóng)田耕地的耕地性的情況下將太陽能電池陣列納入農(nóng)田的方法，有效地允許土地所有者同時種植作物和和諧地產(chǎn)生清潔能源。研究表明，在光伏顯示器下種植作物實際上可以產(chǎn)生一系列獨特的農(nóng)業(yè)和環(huán)境效益。例如，由于面板提供的陰影，土壤可以保留更多的水，這意味著它需要更少的灌溉。面板還可以幫助保護作物免受冰雹，大風(fēng)和嚴(yán)重寒冷和炎熱的影響，使它們不那么容易受到極端天氣事件的影響。甚至有證據(jù)表明，某些作物實際上在太陽能電池板的保護下生長得更好，更強壯，更長，特別是在更熱，更干旱的生長環(huán)境中。隨著世界上已經(jīng)炎熱和陽光明媚的地區(qū)變得更加炎熱和陽光明媚，其影響是巨大的 - 對氣候，作物和農(nóng)民本身。
農(nóng)民的年收入可能是不可預(yù)測的。但是，通過將土地出租給太陽能開發(fā)商，農(nóng)民可以在好年景時期把額外的錢放在口袋里，在好年景時期給自己一個急需的經(jīng)濟保障。與此同時，隨著對可再生能源的需求持續(xù)飆升，太陽能開發(fā)商同樣有強烈的動機去尋找土地所有者愿意出租給他們的盡可能多的開闊、陽光普照的農(nóng)田或牧場，包括可能不再用于種植農(nóng)作物的英畝。從本質(zhì)上講，這是農(nóng)業(yè)光伏公司旨在解決的問題。
杰克太陽能花園的拜倫·科米內(nèi)克（Byron Kominek）為農(nóng)場的開創(chuàng)性活動做準(zhǔn)備，參觀者參觀了農(nóng)場，了解了農(nóng)業(yè)光伏，并參加了各種與農(nóng)場相關(guān)的活動。
維爾納·斯洛庫姆/NREL， 64441
當(dāng)拜倫·科米內(nèi)克（Byron Kominek）第一次與科羅拉多州博爾德縣的官員接觸時，關(guān)于在2018年在他的小型家庭農(nóng)場上放置光伏顯示器的想法時，當(dāng)他們最初對他的要求猶豫不決時，他感到驚訝。該縣積極追求清潔能源，博爾德市甚至承諾到2030年從可再生能源中獲得100%的電力。不過，科米內(nèi)克說，他們的'環(huán)境保護心態(tài)'意味著'他們試圖盡可能多地保護農(nóng)田和開放空間，因為他們不希望所有東西都變成帶狀購物中心。
盡管他們可能很進步，但官員們認(rèn)為與太陽能相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施要求與維護農(nóng)業(yè)空間的完整性不相容。但是，一旦博爾德縣更仔細(xì)地分析了其清潔能源預(yù)測，情況發(fā)生了變化。'他們匯總了屋頂太陽能產(chǎn)生的所有電力，發(fā)現(xiàn)它甚至無法提供該縣消耗的所有電力，'Kominek說。
在最終獲得安裝太陽能的綠燈后，Kominek正忙于在面板和種植之間找到適當(dāng)?shù)钠胶猓?dāng)他第一次從一位在附近Golden的國家可再生能源實驗室工作的朋友那里聽說農(nóng)業(yè)光伏時。他立即被這個想法所吸引。現(xiàn)在，三年后，杰克的太陽能花園 - 以Kominek的祖父命名，他首先擁有并耕種這片土地 - 在農(nóng)場24英畝土地的六分之一上擁有3，200多個光伏板，提供1.2兆瓦的電力，足以為近300個家庭供電。
但更令人印象深刻的是這些面板下發(fā)生的事情。在2021年的生長季節(jié)，杰克的太陽能花園生產(chǎn)了超過8，600磅的有機蔬菜，所有這些蔬菜都生長在光伏發(fā)電的涼爽，部分遮蔭的'遮陽篷'下。在撰寫本文時，Kominek的合資企業(yè)是該國最大的商業(yè)活躍的農(nóng)業(yè)光伏項目。太陽能花園作為社區(qū)農(nóng)場，教育中心和實驗室等同一部分發(fā)揮作用：一個可以進行實驗，可以觀察效果并記錄數(shù)據(jù)的地方......就在被用一點大蒜注入的橄欖油炒之前，并熱切地吞噬。（在Kominek的面板下種植的食物由Sprout City Farms收獲并分發(fā)給社區(qū)，Sprout City Farms是一家總部位于丹佛的非營利組織，旨在促進糧食系統(tǒng)彈性和可持續(xù)城市農(nóng)業(yè)。
日本所澤市農(nóng)業(yè)農(nóng)場的太陽能電池板
讀賣新聞通過AP Images
農(nóng)業(yè)光伏，也被稱為'兩用太陽能'，在許多歐洲和亞洲國家已經(jīng)廣為人知，最著名的是日本，那里有近2，000個農(nóng)業(yè)光伏裝置目前產(chǎn)生超過200兆瓦的電力 - 足以為32，000多個家庭供電 - 并為120多種作物提供掩護。在這個農(nóng)業(yè)用地相對稀缺的人口稠密的國家，隨著農(nóng)民、清潔能源倡導(dǎo)者和官員更多地了解其好處，兩用太陽能正在迅速擴張。
在美國，農(nóng)業(yè)光伏發(fā)電也在進步，盡管速度較慢。美國農(nóng)田信托基金會（American Farmland Trust）的東北太陽能專家伊桑·溫特（Ethan Winter）倡導(dǎo)通過可持續(xù)農(nóng)業(yè)實踐來保護農(nóng)業(yè)用地和生計，他對兩用太陽能的前景持樂觀態(tài)度。'它有可能讓農(nóng)民繼續(xù)耕種，甚至帶來新的農(nóng)民，'他說，'并穩(wěn)定土地基礎(chǔ)，否則可能會用于更永久的發(fā)展形式。
Winter補充說，通過稍微調(diào)整一下面板下的作物公式，土地所有者也在學(xué)習(xí)如何從農(nóng)業(yè)光伏提供的其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中受益。例如，引入對傳粉媒介友好的植物可以為蜜蜂和蝴蝶等有益昆蟲創(chuàng)造棲息地。種植原生植被可以通過減少侵蝕來改善土壤健康。'如果做得好，它實際上可能是一種建造土壤的方法，'溫特說。'有一個有趣的再生角度。
令人著迷的是，研究表明，農(nóng)業(yè)光伏的好處是雙向的——將植物放在太陽能電池板下面實際上可以提高太陽能電池板的性能，而不僅僅是植物。由于極端高溫會對光伏電池的效率產(chǎn)生負(fù)面影響，因此當(dāng)周圍的空間較冷時，它們往往會產(chǎn)生更多的能量。在面板下放置豐富的植被會導(dǎo)致地面陰影和濕度的增加，這反過來又導(dǎo)致更冷的光伏電池和更高的能量產(chǎn)量。最近的一項研究發(fā)現(xiàn)，下面有植被的面板比放置在礫石上的面板產(chǎn)生的能量多10%。
在杰克的太陽能花園收獲豆子，這是丹佛非營利組織Sprout City Farms分發(fā)的眾多農(nóng)產(chǎn)品之一，旨在促進糧食系統(tǒng)彈性和可持續(xù)城市農(nóng)業(yè)
維爾納·斯洛庫姆/NREL， 65605
Kominek和Winter很快指出，農(nóng)業(yè)光伏不是銀彈。它的好處雖然是真實的，但卻是特定于區(qū)域和植物的。它不會在任何地方都起作用，對于各種植被。'你必須考慮你正在種植什么，以及光的要求是什么，'溫特說。'草莓不同于玉米，玉米不同于干草，干草不同于羽衣甘藍。Kominek的經(jīng)歷激勵他成立了一個致力于兩用太陽能研究和教育的非營利組織科羅拉多州農(nóng)業(yè)光伏學(xué)習(xí)中心，他強調(diào)特定農(nóng)田的氣候是一個重要因素。'你可能不會在緬因州看到和在田納西州看到的事情一樣的事情發(fā)生，你也不會看到在田納西州發(fā)生的事情，就像你在新墨西哥州看到的那樣，'他說。
它們還強調(diào)需要針對希望追求兩用的農(nóng)民的激勵措施和市場機制。溫特指出，美國能源部和農(nóng)業(yè)部最近都在農(nóng)業(yè)光伏研究方面進行了大量投資，他認(rèn)為這是一個有希望的跡象，表明某種大規(guī)模的聯(lián)邦援助可能即將到來。他引用了能源部贊助的許多不同的貸款計劃，設(shè)想了一套標(biāo)準(zhǔn)- 如果土地所有者滿足這些標(biāo)準(zhǔn) - 將使他們有資格獲得兩用項目的優(yōu)惠融資，從而緩解了重要的前期進入壁壘。'這將向私營部門發(fā)出一個非常明確的信號，即我們可以降低成本和資本。
與此同時，像Kominek這樣的小型獨立農(nóng)民可能會繼續(xù)傳播這個詞并提供概念證明。'我認(rèn)為嘗試做一些不僅僅是標(biāo)準(zhǔn)的事情總是更好地 - 嘗試做不僅對我的家人而且對社區(qū)更好的事情，'他說。他的農(nóng)場是一個光輝的榜樣。 編譯 陳講運
