新研究证实了农业光伏的好处

美国正在进行一项运动,以防止在农田上竖立太阳能电池板。这种想法似乎是人们必须吃饭,农民为我们提供食物,所以事实上,农田上的太阳能装置对我们美国人的生活方式构成威胁,是饥饿的先兆,并且可能是共产主义阴谋,旨在稀释我们宝贵的财富体液。像所有善意的谎言一样,反太阳能论点也有一定道理。显然,如果每一英亩可用的农田都停止耕种,那将是糟糕的,但它忽略了另一种非二元解决方案——农业光伏。

什么是农业光伏?这是一种将农业和太阳能电池板以一种对双方都有利的方式结合起来的方法。这不是一个非此即彼的双输局面。这是农民、能源生产商和环境的双赢。这是一种共生关系,可为农民提供可预测的收入来源,并实际上增加许多作物的产量。除其他外,在头顶安装太阳能电池板可以保护植物免受过多的阳光、暴雨和强风的侵害。现在,多亏了康奈尔大学的一组研究人员,有证据表明太阳能与农业的结合也可能会增加太阳能电池板的产量。他们的工作最近发表在《应用能源》杂志上

这是该研究的摘要:

“人类社会正处于关键时刻,必须迅速采用可再生能源替代品来缓解气候变化影响,同时满足全球能源需求。与此同时,到本世纪中叶,农业生产必须大幅增加,才能养活全球预计的 100 亿人口。这些迫在眉睫的粮食能源需求造成了作物和能源生产之间的土地利用竞争,尤其是太阳能光伏发电。共置农业和太阳能光伏是一种有吸引力的解决方案,但由于人们认为共置地点将在粮食和能源生产之间进行重大权衡,因此阻碍了它的广泛采用。

“在这里,我们研究了农业光伏设计特征影响太阳能发电场微气候和太阳能光伏组件表面温度的潜力。我们开发了一个基于 CFD 的微气候模型,并根据大量实验数据进行了评估,以研究面板高度、地面反照率和蒸发蒸腾对太阳能 PV 站点的影响。我们表明,与安装在裸土上方 0.5 米处的太阳能发电场相比,安装在 4 米高处且下方种植大豆的农业光伏太阳能发电场的太阳能模块温度最多可降低 10 °C。

“这些结果表明,地面条件和面板高度在太阳能农场冷却中起着重要作用,而农业光伏系统可以通过提高太阳能光伏转换效率同时在同一块土地上实现农业生产来潜在地帮助解决全球粮食能源危机。”

农业光伏不是一个肮脏的词

阅读类似摘要的内容后,Agrovoltaics 听起来并不那么可怕。除去一些保守活动家(他们依靠恐吓策略为自己筹集资金)归因于将农业和太阳能电池板结合起来的政治覆盖,在许多情况下这很有意义——尽管诚然不是全部。科学探究的目的是找出什么有效,什么无效。反太阳能政治运动的目的是散布不和和恐惧。如果我们陷入意识形态而不是科学的泥潭,我们将永远无法有效应对气候危机。

康奈尔大学的研究人员开发了一个专用模型,使他们能够模拟不同地面覆盖水平、不同植被蒸发量和不同面板高度的影响。使用这些数据,他们能够预测当地微气候的行为方式。该模型探索了 18 种不同的场景,同时还模拟了不同的风速和环境空气温度。该模型的输出包括对位于安大略省的一个农业光伏农场的非常具体的建议,研究人员将其用作他们的测试案例。

他们发现,太阳能电池板下方温度的降低是由于大豆反射的光量——70% 而光秃秃的地面仅反射 20%——从而冷却了地表并减少了面板暴露的热量。面板的高度也很重要。模型显示,将太阳能电池板安装在高于作物 4 米的腿上,为地面和单元之间发生对流冷却创造了最佳条件。当面板底部形成水滴时,下方植被的蒸发也提供了冷却效果。

先前的研究表明,环境温度每升高 25° C 以上,太阳能电池板的效率就会降低 0.5%。如果太阳能和农作物的结合可以将电池板温度降低 10º C,那么太阳能发电量可能会增加5%——一个显着的提升可能会决定太阳能装置是否盈利。

像这样的研究结果可能有助于缓解对农业光伏的担忧。农场社区的人们担心太阳能电池板会降低农作物产量,或者农作物会阻止太阳能电池板正常工作。证明这种组合实际上可以提高农业和太阳能电池板的效率,可能有助于改变人们对农业光伏的看法。研究人员认为,从他们的研究中获得的信息表明,农业光伏可以成为一种越来越有价值的方法,可以为更多人种植更多食物。他们指出,在纽约州,84% 被认为适合太阳能开发的土地已经是农田。

外卖

在一个意见被社交媒体放大的世界里,事实往往会因为人们互相吼叫而丢失。我们需要有议程的理论家多倾听,少尖叫——议程通常被那些喜欢在幕后保持匿名的人收买和支付。信息带来做出有利于每个人的明智决策的力量。

将太阳能电池板与种植农作物结合起来并不是一个放之四海而皆准的提议。国家可再生能源实验室最近的一篇研究论文讨论了在设计农用光伏系统时必须考虑的许多参数。说农业和太阳能总是对彼此不利只是一种煽动行为。说两者应该永远在一起同样是愚蠢的。

如果将两者结合起来可以让更多的钱进入农民的口袋,同时帮助提供更多的可再生能源,那就是理想的情况。康奈尔大学的研究表明,在气候变化迅速的世界里,作物和可再生能源可能有助于彼此取得成功。

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