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。

我询问了世界各地的青少年关于气候变化和可持续生活的问题:以下是他们的回答。

萨曼莎的金斯伯里

在任何问题上都很难达成共识。然而,就气候变化而言,全球超过1.5亿青少年都认为气候变化需要更多关注。

以下是来自世界各地的青少年对气候变化的看法,以及他们对自己国家可持续生活的设想。

“我希望我们能更可持续地生活,与自然和谐相处,”15岁的墨西哥女孩雷吉娜说。

雷吉娜和她的朋友们试图尽一切可能减少他们对气候变化的贡献。她认为,大公司也应该意识到自己的行为;人类和自然的健康应该优先于赚钱。尽管把环境及其可持续性放在首位可能会降低经济增长,但为了继续可持续地生活,这种权衡是值得的。

14岁的Xen来自澳大利亚,他说:“我们需要可持续地生活,以满足我们自己的需求,同时不损害子孙后代的生活能力和安全。”

虽然Xen试图减少他们对气候变化的影响,但他们的家人拒绝单独做任何事情,尽管他们认识到这个问题。

图片来自Jesús Rodríguez

“我们不喜欢它是真实的,但我们太懒了,不去做任何事情,这是我不喜欢的,”来自立陶宛的15岁女孩莱拉(Laila)在谈到她的朋友时说。

莱拉在学校里学习了气候变化,并亲切地谈到了支持可持续发展的“taromatas”。它们是一种机器,每回收一瓶只需支付10美分或0.1欧元。

莱拉说:“激励人们用金钱回收废品,这很可能会奏效。”她希望世界各国领导人能采取更多措施应对气候变化。

当被问及如果有了电力她会做什么时,来自英格兰的14岁的贝丝说她会“努力推动更多的可再生能源用于建筑和汽车,同时建立更多的农场和本地食物来源,而不是进口英格兰的大部分食物——我们的食物55%是进口的,因为我们是一个岛屿——因为这成倍地增加了我们的碳足迹。”

在与年长的亲戚交谈时,贝丝注意到他们没有给气候变化赋予她认为应该有的分量。然而,当和她这个年龄的人交谈时,他们会愤愤不平地谈论他们的生活如何受到气候变化的影响。

贝丝通过购买无塑料洗发水和身体棒来尽量减少她的碳足迹。然而,她意识到自己有能力购买它们是一种特权。

贝丝说:“政府需要开始倾听科学家关于环境变化的影响。”“他们不应该只考虑如何在资本主义世界中崛起,而应该考虑创新,这样我们和子孙后代才能在一个宜居的地球上生存。”

了解这些态度只是全球青少年情绪的一个缩影,但它对吸收、反思自己的贡献并激发新的行动是强大的。

这些青少年的观点将在几十年内影响他们国家的政策——如果地球能存活那么久的话。

萨曼莎·金斯伯里是圣马特奥新瓦高中的一名大三学生。