Massachusetts đang dẫn đầu về việc lắp đặt năng lượng mặt trời sử dụng kép, giúp có thể trồng một số cây trồng và động vật đồng cỏ trong khi tạo ra năng lượng sạch.

Các tấm pin mặt trời trong các lĩnh vực tại Trung tâm Giáo dục và Nghiên cứu Cây trồng của Đại học Massachusetts không giống như những gì hầu hết chúng ta mong đợi. Thay vì nằm sát trái đất, chúng được đặt cách mặt đất bảy feet, với không gian rộng rãi để nông dân hoặc bò đi lang thang bên dưới. Các bảng được phân tách bằng các khoảng trống hai và ba chân, thay vì phân cụm chặt chẽ với nhau. Ánh sáng chảy qua những không gian này và, bên dưới, những hàng cải xoăn và mầm Brussels thay thế cho đất hoặc cỏ trần điển hình.

Sự sắp xếp bất thường này là một trong những ví dụ đầu tiên của việc lắp đặt năng lượng mặt trời sử dụng kép đôi khi được gọi là agrivoltaics. Đó là một mảng quang điện được nâng đủ xa khỏi mặt đất và cách đều nhau sao cho một số cây trồng vẫn có thể phát triển xung quanh và bên dưới các tấm pin. Mục tiêu là giúp nông dân đa dạng hóa thu nhập thông qua sản xuất năng lượng tái tạo, đồng thời giữ đất sử dụng trong nông nghiệp và giảm phát thải khí nhà kính.

Điều này có vẻ như là một điều tuyệt vời. Bạn có thể làm nông nghiệp và sử dụng cùng một không gian chính xác để tạo ra tiền từ sản xuất năng lượng mặt trời, ông Brad Mitchell, phó giám đốc điều hành của Liên đoàn Cục Nông trại Massachusetts. Nhưng vẫn còn trong giai đoạn đầu.

Ý tưởng sản xuất năng lượng mặt trời và trồng trọt trên cùng một vùng đất đã xuất hiện từ lâu. Trình diễn nghiên cứu và cài đặt riêng biệt được đặt ra hoặc lên kế hoạch trong Arizona, Nhật Bảnvà Nước pháp. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, khái niệm này đã trở nên hấp dẫn hơn, vì giá của các tấm quang điện đã giảm mạnh, sự quan tâm đến năng lượng tái tạo đã tăng lên, và áp lực tài chính đối với nông dân nhỏ đã tăng lên. Và bởi vì các mảng năng lượng mặt trời thường thay thế nông nghiệp, gây ra căng thẳng giữa hai mục đích sử dụng đất, nông học đang được coi là một lợi ích tiềm năng.

Massachusetts luôn đi đầu trong việc thúc đẩy. Nhà nước đầy tham vọng mục tiêu năng lượng tái tạoCác mục tiêu hiện tại gọi cho megUMX megawatt năng lượng gió và mặt trời vào cuối 3,600, tăng gấp đôi sản lượng hiện tại của nhà nước của 1,800 megawatt đã tạo ra sự quan tâm lớn trong việc phát triển các dự án năng lượng mặt trời, nhưng mật độ dân số cao của tiểu bang có nghĩa là đất đai có sẵn là khan hiếm.

Hơn nữa, nhiều người ủng hộ thực phẩm địa phương lập luận rằng một phần không đủ của thực phẩm tiêu thụ ở Massachusetts được trồng ở đó. Mùa phát triển ngắn cùng với chi phí cao cho lao động và đất đai có thể làm cho nông nghiệp ở Massachusetts trở thành một đề xuất bấp bênh về tài chính. Một số người ủng hộ nói rằng việc lắp đặt năng lượng mặt trời sử dụng kép có khả năng giảm bớt một số vấn đề này cùng một lúc.

Theo truyền thống, khi các nhà phát triển năng lượng mặt trời chuyển sang đất nông nghiệp cho các dự án của họ, tài sản được cho thuê hoặc bán cho nhà phát triển, lớp đất mặt bị tước bỏ và các tấm được gắn trên các chân đế bê tông được nhúng trong đất. Trong khi sự thay đổi thúc đẩy sản xuất năng lượng tái tạo, nó làm suy yếu nguồn cung cấp thực phẩm địa phương. Một số quận thậm chí đã bắt đầu cấm phát triển năng lượng mặt trời quy mô lớn đối với tài sản nông nghiệp như một cách để bảo tồn đất đai.

Các phát triển sử dụng kép đặc biệt phù hợp với nhu cầu của Massachusetts và tiểu bang đang nắm bắt cơ hội. Việc lắp đặt UMass, một sự hợp tác giữa công ty năng lượng mặt trời tư nhân Hyperion Systems và trường đại học, là nơi có một dự án nghiên cứu độc đáo nhằm tính toán chính xác mức giá của các loại cây trồng khác nhau khi được trồng bên dưới các tấm lớn. Và chương trình khuyến khích năng lượng mặt trời mới của tiểu bang, được gọi là Mục tiêu tái tạo Solar Massachusetts (SMART), cung cấp thêm tiền bồi thường cho các dự án sử dụng kép.

Theo hiểu biết của chúng tôi, không có nơi nào khác đang làm những gì chúng tôi đang làm, Michael nói, Michael Lehan, một cố vấn của Hyperion Systems.

Câu chuyện gốc của Agrivoltaics

Câu chuyện về các dự án sử dụng kép ở Massachusetts bắt đầu từ 2008, khi chủ sở hữu công ty xây dựng Dave Marley lắp đặt một dải năng lượng mặt trời trên nóc trụ sở của mình ở Amherst và nhanh chóng quyết định rằng ông muốn tạo ra nhiều năng lượng hơn. Khi anh bắt đầu coi đất nông nghiệp là một địa điểm, Marley quyết tâm tìm cách tránh làm gián đoạn việc sử dụng nông nghiệp của đất.

Ông đã nhấn mạnh, 'Tôi muốn giữ cho đất sống và tốt. Tôi không muốn che đậy vùng đất này ', ông Gerald Palano, điều phối viên năng lượng tái tạo của Bộ Tài nguyên Nông nghiệp Massachusetts cho biết.

Ở 2009, Marley đã kết nối với các nhà nghiên cứu tại UMass và ở 2010, tầm nhìn của anh ta đã trở thành hiện thực với việc xây dựng một mảng bảng điều khiển 70 tại một trang trại nghiên cứu ở South Deerfield, Massachusetts. Năm sau, Marley thành lập Hyperion Solar để theo đuổi phương pháp mới này đối với năng lượng tái tạo. Marley chết ở 2013, và con trai của ông James đã tiếp quản công việc kinh doanh.

Ngày nay, bản cài đặt sử dụng kép Dave Marley đã hình dung vẫn được giữ nguyên, thúc đẩy các mục tiêu của ông. Các đầu dưới của các tấm được nâng bảy feet lên khỏi mặt đất và vươn lên chân 15 trong không khí. Chúng cách nhau đủ xa để cho phép ánh sáng mặt trời chiếu qua cánh đồng bên dưới và có thể được dịch chuyển theo chiều ngang để điều chỉnh khoảng cách. Các tấm được hỗ trợ bởi các cột dọc nhúng chân 10 vào mặt đất. Không có bê tông được sử dụng, do đó, thiệt hại cho đất là hạn chế và hoàn toàn có thể đảo ngược.

Những gì nông dân thực sự quan tâm là đất đai, chanh Lehan nói. Và có sự phá vỡ đất tối thiểu.

Kể từ khi mảng xuất hiện trực tuyến trong 2011, Stephen Herbert, giáo sư nông học tại UMass, đã nghiên cứu tác động của các tấm đến tăng trưởng cây trồng. Kết quả của anh ấy rất đáng khích lệ.

Khi anh trồng cỏ và các loại cây cỏ khác để hỗ trợ chăn thả bò, vùng đất dưới các tấm gỗ mang lại khối lượng lớn hơn 90 phần trăm so với đất nhận được ánh nắng mặt trời trực tiếp. Đối với những người chăn nuôi bò thịt hoặc sữa, mảng nông nghiệp là một kẻ không có trí tuệ, ông Heb Hebert nói, giữa những vết cắn của một mầm cây Brussels tươi, anh ta nhổ ra từ một thân cây bên dưới một tấm panel.

Agrivoltaics có thể làm việc?

Kết quả ban đầu cho thấy, khi được trồng dưới các tấm gỗ, các loại rau như ớt, bông cải xanh và củ cải Thụy Sĩ có thể tạo ra khoảng 60 phần trăm khối lượng mà chúng sẽ có trong ánh mặt trời đầy đủ. Đồng thời, một hệ thống sử dụng kép cung cấp khoảng một nửa công suất phát điện trên mỗi mẫu Anh của một cài đặt thông thường, và chi phí cao hơn.

Tuy nhiên, trong khi các hệ thống này cung cấp năng lượng ít hơn và năng suất cây trồng thấp hơn so với các tấm pin mặt trời hoặc nông nghiệp, thì sự kết hợp nói chung sẽ được đền đáp.

Nói một cách tuyệt đối, leo Lehan, Palano và James Marley nói, gần như đồng thanh.

Hyperion ước tính rằng các cài đặt sử dụng kép của nó tự trả tiền trong khoảng tám năm, trong điều kiện trung bình. Trợ cấp của tiểu bang và liên bang có thể rút ngắn thời gian đó.

Để giúp đẩy nhanh việc áp dụng phương pháp mới này, Massachusetts đang đặt một số tiền vào đường dây. Vào tháng 11, tiểu bang đã đưa ra chương trình SMART, trả cho các chủ sở hữu năng lượng mặt trời một mức lãi suất cơ bản cố định cho mỗi kilowatt giờ năng lượng mà họ tạo ra. Số tiền họ kiếm được sau đó được khấu trừ vào chi phí điện mà họ rút ra từ lưới điện khi các tấm pin không sản xuất đủ năng lượng. Nếu chủ sở hữu sản xuất nhiều năng lượng hơn mức họ sử dụng, họ có thể áp dụng các khoản tín dụng đó cho các hóa đơn trong tương lai.

Giá cơ sở cho các cài đặt năng lượng mặt trời này dao động từ 15 xu đến 39 xu mỗi kilowatt-giờ, tùy thuộc vào kích thước và vị trí của sự phát triển. Các dự án kết hợp các tấm pin mặt trời với nông nghiệp kiếm thêm xu 6 mỗi kilowatt giờ. Về mặt thực tế, điều đó có nghĩa là hệ thống 1-megawatt trên đất nông nghiệp, với các tấm pin mặt trời ở các vị trí cố định có thể sản xuất khoảng 1.2 triệu kilowatt giờ trong một năm, sẽ kiếm thêm $ 72,000 cho hóa đơn tiền điện.

Trong sáu tuần đầu tiên của SMART, năm ứng dụng đề xuất các dự án sử dụng kép và hai ứng dụng khác đã gửi yêu cầu xác định trước, một bước trước đó trong quy trình. Một số nhà phát triển đã hỏi về những phát triển tiềm năng, Palano nói. Các dự án đề xuất nằm trong khoảng từ kilowat 249 đến megawatt 1.6.

Chúng tôi nghĩ rằng mức độ quan tâm là có từ các nhà phát triển quy mô lớn và những người khác nhưng khái niệm này là mới, vì vậy họ cần đầu tư nhiều thời gian hơn để hiểu rõ hơn, ông nói. Tôi rất vui khi thấy sự quan tâm cho đến nay.

Không phải mọi khu vực nông nghiệp sẽ được hưởng lợi từ nông nghiệp. Các chi phí và nỗ lực bổ sung có thể không có ý nghĩa trong một khu vực đã có nhiều không gian mở, phi nông nghiệp để lưu trữ các mảng năng lượng mặt trời, ví dụ.

Một mảng năng lượng mặt trời sử dụng kép ở Massachusetts.

Tuy nhiên, tại những nơi như Massachusetts, Palano cho biết công nghệ sẽ trở nên tốt hơn và hữu ích hơn. Anh ấy đã thấy hứng thú với những tấm pin di chuyển theo mặt trời, tối đa hóa việc tạo ra năng lượng của chúng. Ông cũng mong đợi sự quan tâm ngày càng tăng đối với việc lưu trữ, về cơ bản là pin lớn có thể thu năng lượng và tiết kiệm để sử dụng khi mặt trời không chiếu sáng. Tương lai thậm chí có thể bao gồm các tấm mờ sẽ cho nhiều ánh sáng hơn đến các cây phát triển bên dưới, ông nói thêm.

Chúng tôi đang nói, 'hãy xem liệu chúng ta có thể đưa nó lên cấp độ tiếp theo không', Palano nói. Chúng tôi đang mong chờ sự đổi mới.

Bài viết này ban đầu xuất hiện trên Ăn dân sự

Giới thiệu về Tác giả

Sarah Shemkus là một phóng viên và biên tập viên tự do, người viết về kinh doanh, công nghệ, thực phẩm và những nơi họ gặp nhau. Công việc của cô ấy như xuất hiện trong The Boston Globe, The Guardian, Slate, và các ấn phẩm tốt khác. Niềm đam mê của cô bao gồm thị trường nông dân, đại dương, dữ liệu, pho mát cheddar sắc nét, tiểu thuyết bí ẩn, Đài phát thanh công cộng quốc gia, đúng giờ, du lịch, và ngữ pháp thích hợp. Theo dõi Sarah trên Twitter @shemkus.

Ảnh trên: Cà chua phát triển dưới các tấm pin mặt trời tại Đại học Massachusetts. (Tất cả hình ảnh được cung cấp bởi Hyperion Systems.)

Sách liên quan

at Thị trường InnerSelf và Amazon