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最近在明尼阿波利斯召开的一次太阳能会议上,与会者在欢乐时光放松下来,品尝当地一种名为“Solarama Crush”的印度淡色啤酒。总部位于明尼苏达州的56家酿酒厂使用位于双城外太阳能农场的蜂箱中的蜂蜜酿造出了光滑的IPA。
 
蜂蜜生产商特拉维斯和基娅拉·博尔顿在三个太阳能农场饲养蜜蜂,开发商在这些农场的面板下方和四周播种本地植物。特拉维斯•博尔顿说:“这些地方的优势在于,它们是专门为传粉者种植的。”“在这些地方,他们真的在努力让它们回到原生草原,这对我们来说是件好事。”
 
在明尼苏达州,原生植物已经取代了草坪和砾石,成为太阳能花园的主要垫层。这是2016年州标准的结果,该标准概述了开发商如何创造有利于授粉的环境。在2016年和2017年建成的4000英亩(1600公顷)太阳能发电场中,有一半以上以当地植物为特色,这些植物不仅有利于传粉者,还能美化该地区。
 
尽管明尼苏达州可能是鼓励太阳能农场开发商种植本土植物的先锋,但它绝不是研究太阳能农场如何收获不仅仅是能源的唯一地方。美国、德国和其他地方的大学正在测试“双重用途农业”的概念,一些倡导者称之为“双重用途农业”,即作物生长在太阳能电池板的屋顶下。他们发现自己长得很好——在某些情况下,甚至比阳光充足的作物长得更好。
 
各种各样的好处
太阳能发电厂的主要目标是减少碳排放,扩大可再生能源的使用。国家可再生能源实验室(NREL)的能源-水-土地首席分析师乔丹•麦克尼克(Jordan Macknick)表示:“随着土地从农业用地或闲置土地转变为太阳能项目,太阳能开发正在大规模进行。“这是一个改善农业、提高粮食安全、同时发展能源的绝佳机会。”
 
太阳能发电厂的主要目标是减少碳排放,扩大可再生能源的使用。当地和农作物的植被可以帮助改善传粉者的健康,这些传粉者受到栖息地丧失、杀虫剂中毒、营养不良、疾病、遗传多样性下降和许多其他因素的威胁。结果,用于生产蜂蜜的管理蜂群从20世纪40年代的570万个下降到今天的270万个。传粉者每年为国家经济贡献240亿美元,对经济也有巨大的影响。
 
随着越来越多的土地被用于太阳能生产,使这些土地对传粉者友好的想法似乎具有生态和经济意义。“将habitat纳入这些遍布全国的太阳能农场是促进和保护传粉者健康的好方法,”旧金山传粉者伙伴关系(pollinator Partnership)的总裁兼首席执行官瓦尔•多尔西尼(Val Dolcini)说。
 
太阳能电池板下的本地植物不仅受益于它们附近的太阳能农场环境,而且受益于附近的农田。阿贡国家实验室的生态学家李·沃尔斯顿说,传粉昆虫会从太阳能设备漫游到其他农业领域,帮助提高产量。他补充说,本地种植为帝王蝶和锈迹斑斑的大黄蜂等濒危物种提供了避难所,同时也起到了控制暴雨和侵蚀的额外作用。
 
当地的花园和蔬菜也提供了美学上的好处,与面板或农业生产无关,倡导者说。它们提供了一个更加丰富多彩的tapestry和取悦视觉而不是铁板一块绿色的草坪草或砾石的灰色,功能不被低估时,一些社区寻求阻止太阳能花园扩张部分原因是无尽的行的统一单调的面板。
 
nrel资助的研究发现,种植本土植物可以降低土地征用成本,降低杂草控制成本,减缓面板退化,并降低切片许可费用。
 
试点项目
在马萨诸塞州、亚利桑那州、德国、中国、克罗地亚、意大利、日本和法国,将农作物与太阳能电池板混合的试点项目看起来令人鼓舞。太阳能电池板被称为“两用”农场,因为它们既提供农业生产,也提供电力生产。麦克尼克说:“到目前为止,试点项目非常成功地证明,你可以同时种植庄稼和发电。”
 
马萨诸塞州大学阿姆赫斯特分校经营着一个两用农场,种植辣椒、豆子、芫荽、西红柿、瑞士甜菜、甘蓝等多种植物。农场的太阳能电池板在地面以上约7.5至9英尺(3米)高的地方种植,这样就更容易人工收割。项目研究人员发现,面板簇之间1- 1.2米(3- 4英尺)的间隙导致作物产量几乎与全日照地区相同。
 
30多年前,物理学家阿道夫·格茨伯格(Adolf Goetzberger)提出了太阳能和农业混合的首批概念之一,称为“农业光伏”(agro光伏)。戈茨伯格创立的研究机构弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(Fraunhofer institute for Solar Energy systems)终于在几年前的一家现有农场合作社上,在三分之一公顷(略多于四分之三英亩)的土地上,建起了自己的两用农场。根据2017年的一份新闻稿,该研究所将720块太阳能电池板提升到足够高的高度,足以让农机在地下和附近收获植物。
 
研究人员将小麦、土豆、块根芹和三叶草分别种在室外和室内,并对产量进行了比较。遮阳使产量下降5.3%至19%。然而,太阳能电池板既能捕捉到间接光线,也能捕捉到直接光线。太阳能电池板的电力被用于为农作物加工厂和农场机械提供动力,抵消了这些成本,并将土地利用效率提高了60%。
 
虽然这个农场盈利了,但研究小组似乎对声称这种方法在任何规模的任何地方都可行持谨慎态度。项目经理Stephan Schindele在新闻发布会上说:“为了在进入市场前提供必要的概念验证,我们需要比较APV的进一步技术经济应用,展示其在其他地区的可转移性,并实现更大的系统。”
 
与此类似,克罗地亚奥西耶克大学(University of Osijek) Josip Juraj Strossmayer University of Osijek的农业教师在当地一个部分由教师经营的农场里,在太阳能屋顶下种植喜阴有机蔬菜。所产生的能量被用来驱动农场的灌溉系统和农业机械。在奥地利,一位企业家创建了一个类似于APV的系统,但通过在电缆基础设施上放置面板,减少了固定杆的使用,以降低成本和涉及农业机械的潜在事故。APV系统正在德国的另一个地区和其他几个国家进行测试。
 
Greg baron - gafford是亚利桑那大学地理与发展学院的副教授,两年来他一直致力于太阳能“光伏”试点项目——基本上就是美国版的apv。图森市现有太阳能屋顶的公立学校,以及大学的生物圈2号研究和公共教育中心都在使用中。该项目最初致力于减少太阳能电池板的热岛效应,后来演变成一种测试电池板下作物产量的项目。
 
Barron-Gafford说,在一个由香菜、胡椒和西红柿组成的萨尔萨花园第一次跑步“棒极了”。种植在太阳能板下面的作物只需要那些生长在露天的作物一半的水,而且在太阳能板下面的小气候条件下生长良好。他说:“植物似乎很喜欢被调节的温度。”
 
面板保护植物免受霜冻,使鳄梨、香菜、辣椒、西红柿和芒果的生长季节延长。在晚春时节,研究人员开始收获冬季的胡萝卜、甘蓝、甜菜和柠檬草。他说:“这确实值得一看。”
 
实验还发现了这种面板的其他优点。在太阳能电池板下收割庄稼的人的皮肤温度比在太阳下工作的人低25度,这在一个炎热的夏天可不是小事。还有一些人声称,遮荫种植的农产品比传统种植的作物味道更好。
 
Barron-Gafford希望与一个社区支持农业(CSA)农场合作,尝试这种两用概念,该农场将在太阳能电池板下种植至少10英亩的农田。在农作物上增加一个太阳能顶棚的额外成本,可以用亚利桑那州太阳能电池板5%的发电量增长、维护成本的降低以及太阳能产品的溢价来支付。
 
尽管双农场试点项目取得了令人鼓舞的成果,但美国农场未来将覆盖太阳能屋顶的想法在短期内不太可能实现。罗布·戴维斯(Rob Davis)是圣保罗非营利组织新鲜能源(Fresh Energy)能源传粉者中心(Center for Pollinators in Energy)的主任。他说,安装太阳能板的巨大脚手架要花很多钱,而一名农用拖拉机司机撞到柱子上的一个坏转弯可能会导致数十万美元的太阳能板倒塌。
 
在欧洲等农业用地紧张、电价高的地区,经济形势可能会对两用农场有利。然而,他说,在美国,农田仍然相对丰富,除非能源和农业市场发生变化,否则大面积的树冠是不可能实现的。
 
“有很多不同的方法来设计太阳能电池阵列,为农业带来显著的好处,”戴维斯说。“其中一种肯定是最具成本效益的方式,即在太阳能项目内和项目周围创造传粉者栖息地,这种方式继续了解决气候变化所需的大规模太阳能发电的加速速度。”
 
本地植物也有它们自己的挑战,比如预先种植成本较高的感觉,这在一定程度上可以通过较少的维护来减轻。并不是所有的太阳能发电厂的邻居都喜欢当地居民,因为他们有时不整洁的外表。然而,戴维斯认为,美国农民在更多的本土栖息地上生活,因为没有传粉者,他们的生计可能会受到威胁。
 
他补充说,“它们明白有必要让传粉者存活下来,并大量繁殖”,以便为它们生长的水果和蔬菜播种,实现产量最大化,避免更多的监管。“这一机遇释放了私营部门的资金,并将太阳能资本用于投资农业急需的高质量传粉者栖息地。”
 
 
 
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