两用太阳能发电厂是加州的解决方案吗?

由梅根·波姆

如果我告诉你,在同一块土地上既可以耕种又可以使用可再生能源,你会怎么想?Agrivoltaics就是这么做的。“农业”和“光伏”(一种将太阳能转化为电能的方法)的巧妙结合,“农业光伏”就是其中之一四个主要类型两用太阳能的再生农业技术和太阳能电池板在同一地点,使发电和粮食生产。在最近的一次文章这些两用太阳能电池板被描述为对水、土壤和能源效率具有广泛的积极影响,提供更清洁的能源、更多的食物和更健康的土壤,具有更强的保水和固碳能力。

福利是什么?

能源部列出了农业光伏设施的几个好处,包括三个主要类别:土地利用和发电的效率,土壤再生和生态保护,以及增加收入。让我们回顾一下这三种情况。

太阳能电池板在农作物上的双重使用

图片来源:国家可再生能源实验室

两用太阳能电池板使电力和粮食生产同时发生在同一块土地上。这一优势可能是解决迫在眉睫的全球问题的关键有限的农田而且全球人口增加.在2017年的一项农业光伏试点研究中德国,土地效率提高60-84%。从下面两种耕地利用方式的对比图中可以看出生产率的提高。想象一下,左边100%的土地可以用来生产小麦,而右边100%的土地用来生产太阳能。但当两块土地上都有80%的小麦和80%的太阳能时,土地的效率提高到每一种产品的160%。(图片来源:Fraunhofer ISE)

图片来源:弗劳恩霍夫伊势

阴暗处制造的

农业生产效率的提高与小气候在太阳能电池板下面。由于太阳能电池板和植物的结合,创造了一个更本地化的气候,有利于太阳能电池板的生产力和作物产量。下面植物的蒸腾作用使上面的太阳能电池板降温,提高了电池板的效率,同时太阳能电池板为植物遮阳,保存了该地区的水分。一个亚利桑那州研究研究发现,在作物种植中添加太阳能电池板有助于缓解农民目前所经历的严重气候变化。遮阳和保水提供了保护免受干旱,但也保持温暖,以防止在冬季霜冻。其结果是为太阳能板、植物和农民提供了一个更凉爽、节水和保护的微气候。生长期也可能开始得更早,结束得更晚,从而增加作物产量。这种整体效率在旧金山湾区(SF Bay Area)这样的地方至关重要,在那里,越来越多的城市社区可以从更可持续地利用农业空间中受益。

对研究结果至关重要德国研究某些作物(尤其是叶菜、各种水果和牧草)受益于额外的荫凉,尤其是在干旱时期。近年来,加州的高温和干旱包括农场工人在内的所有人的生活状况都达到了破纪录的严重程度。灌溉用水有限,严重影响了作物生产。在人们努力节约用水的时代,像农业光伏这样的创新努力是必要的,以应对这种绝望。几项研究已经证明农业光伏技术在农业生产时可以减少用水量,但亚利桑那大学的研究人员发现,农业光伏系统的太阳能电池板下存在蒸发现象下降了50%因为气温较低。新的结构,充满营养的土壤可以保留更多的水分,因此作物需要更少的频繁浇水比直接在阳光下。如果海湾地区的土壤具有更强的保水能力,更多的水可能会被保存下来。任何节水措施都是加州人的胜利。

此外,农业光伏可以为农民提供持续的收入来源。特别是在生长状况不好的年份,太阳能带来的收入将为农民提供经济复原力,并为退化土地提供养分和土地补给的机会。亚利桑那州味觉和偏好研究还证明了种植味道与在充足阳光下生长的蔬菜没有区别的蔬菜对农民来说是最有利的。

杰克的太阳能花园的照片,科罗拉多州。来源:NREL

未来看起来很光明

至于农业光伏的最佳实践,还有很多有待观察。美国最近的研究显示,气候、土壤类型、作物类型和地理位置可能会导致结果不一。此外,双重用途的太阳能系统的材料和安装费用的增加也引起人们的关注研究正在进行中。然而,目前的成功案例如杰克的太阳能花园和政府的支持(InSPIRE项目的太阳能发展战略指南它是南加州的太阳传粉者计分卡,麻萨诸塞州聪明的项目)已经证明,人们广泛支持两用太阳能的实施,并可以扩展到加州。事实上,美国农业部美国农村能源计划提供赠款机会,鼓励安装服务于农业作业的可再生技术,以减少温室气体排放。

加州食品和农业部门的高级环境科学家斯科特·威克斯表示,他们的扫描该项目“如果能抵消用于灌溉的电力的使用,就会资助太阳能电池板”。虽然该州仅有少量涉及两用太阳能电池板的项目,但这并不意味着没有机会。通过这些项目,加利福尼亚州为湾区提供了改善可持续农业和能源实践的空间。

两用太阳能对加州有意义吗?有迹象表明答案是肯定的。该州已经在实施环境可持续发展政策方面领先全国,比如某人1383年美国的零浪费倡议和某人100年美国对可再生能源的需求。Agrivoltaics将通过支持清洁能源生产和可持续农业来扩大这一积极的努力。除了农场,湾区内的城市县和城市可能会考虑将太阳能两用用于花园甚至屋顶种植。正如克恩县的最高规划师罗蕾莱·奥维厄特(Lorelei Oviatt)所建议的那样,两用太阳能在小范围内可能最适合加州人德拉诺的记录

我第一次对了解更多的两用太阳能感兴趣是因为它可以结合bobty综合体育而且可持续农业这两个领域与Acterra应对气候变化的优先事项密切相关。尽管还需要更多关于两用太阳能系统的研究来了解它们在湾区的使用和成功,但我们从美国联邦政府、州立大学和国际组织获得的证据表明,它对农民、公民和环境有不可否认的好处。通过提高作物产量、可再生能源、节水和土壤再生,两用太阳能农场可能不是对抗气候变化的唯一解决方案,但很可能是推动加州气候目标的另一种方法。

米根·伯姆是威廉姆斯学院即将升入大二的学生,她打算攻读环境研究和政治科学的双学位。她最近在Acterra实习,为慈善事业做出贡献本土湾区,专门负责可持续农业和零浪费倡议的政策和项目研究。

在阿勒玛尼农场做志愿者

照片经阿勒曼农场许可

照片经阿勒曼农场许可

在萨米金斯伯里

Alemany农场它位于旧金山,夹在阿莱马尼大道高速公路出口和伯纳高地边缘之间;它为隔壁的人们提供健康的食物,否则他们就会陷入食物沙漠。“食物沙漠”指的是健康、实惠的食物在0.5英里以上(在城市)和1英里以外(在郊区)的地方。今年夏天,我决定花一天的时间在阿勒曼尼农场做志愿者,因为我欣赏它的使命,并且想要连接其他人和地球。

经营阿勒曼尼农场的组织自称为“阿勒曼尼农场之友”。他们的使命是改善粮食安全,教育居民如何成为粮食生产者。

他们的使命声明:“我们努力增加生态知识和生境价值,并为经济和环境正义播下种子。我们种植的所有食物都免费分发给邻居、志愿者、自由农场摊位和其他组织。”

阿勒玛尼农场之友确保他们所有的志愿者了解农场的历史和它最初属于谁——拉马图什奥隆人最早占领了旧金山半岛,他们是“最初的管家现在庄园所在的那块土地。

LisaRuth Elliott从2010年开始成为Alemany农场的一名志愿者,当时她做了一名学徒。她的职业一直是服务,与旧金山的非营利组织合作,并作为一名历史学家讲述这座城市的故事。在我做志愿者的那天,我问她的经历。

埃利奥特说:“我想找到一种积极主动的方式,帮助我们的城市在灾难发生时自给自足。”“同样的紧迫性促使我渴望成为农场的一员,而2020年全球大流行的经验证实了当地粮食安全的必要性。”

粮食正义就是土地正义,进而也是种族正义。通过城市农业,埃利奥特和她的同事正在朝着这些目标努力。

与地球一起工作,埃利奥特对农场和她自己有了很大的认识。

“这是我的瓦尔登湖,”埃利奥特开玩笑说。

照片由alemany农场提供

照片由alemany农场提供

艾略特希望,在未来,阿莱马尼农场可以成为一个繁荣的、真正绿色的城市的例子,优先考虑与自然世界的健康关系,在城市环境中有多种版本的粮食生产、栖息地恢复和土地管理。

埃利奥特说:“我们的最终目标是,旧金山是一个食品安全的地方,供应链上的在线配送较少,与我们所需的产品关系更密切。”她致力于“作为一个示范农场,通过影响粮食安全,在城市和国家各地鼓励创建大小版本的阿勒玛尼”。

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在Alemany的三个小时里,我以自己的小方式——寻找拔除杂草、施肥、挖洞和在幼苗周围拍打土壤的治疗节奏——我很享受与这幅更大的图景联系在一起的感觉。我鼓励你也做志愿者,支持你相信的事业。

Sami Kingsbury(照片中左三)是圣马特奥新瓦学校的一名大三学生。她喜欢了解时事,并对环境和公民运动采取行动。